Características das fibras do bambu (Dendrocalamus giganteus) e potencial de aplicação em painéis de fibra de média densidade (MDF)

The increased demand for wood and the reduce on its availability is directing the investigations for alternative, natural and renewable materials use. Formed by fibers with high mechanical resistance and with the highest grow rate, bamboo emerges as a promising alternative for industrial purpose. The panels of medium density fiberboard (MDF) are technologies that aim to maximize use and appreciation of wood. In this context this study had the objective of investigate anatomical and chemical characteristics of bamboo fiber from Dendrocalamus giganteus, and in form of MDF panel, evaluate its physical-mechanical properties, such density, moisture content, thickness swelling, water absorption static bending and tension perpendicular to surface, according with ABTN and EN rules. The chemical composition was evaluated by Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and illustrated by Scanning Electron Microscope (SEM) being the silicon the main component. For fiber production was applied chemical-termomechanical process with four different treatments with the objective of compare it. In panel composition was used Urea Formaldehyde resin (UF) in 10% of resin, 2.5% of catalyst and 2% of paraffin. The highest yield of pulp and highest Kappa number were obtained on panel T-1 with 79.3% and 177.5, respectively. On physical and mechanical properties evaluation, the results of statistical analysis indicate the best performance in T-3 panel. For better comprehension of mechanical behavior, scanning electron microphotography and microtomography in fracture regions were obtained. Thermal analyses (TG) showed resistant fibers with thermal stability in temperature range up 350ºC. The results of this research showed the technological potential of MDF panels produced with bamboo fibers.O aumento da demanda por madeira e a redução da sua disponibilidade tem direcionado investigações para o aproveitamento de materiais alternativos, naturais e renováveis. Constituído por fibras de elevada resistência mecânica e uma das maiores taxas de crescimento, o bambu surge como uma alternativa promissora para o uso industrial. Os painéis de fibra de média densidade (MDF - Medium Density Fiberboard) são tecnologias recentes que procuram maximizar o aproveitamento e valorização das madeiras. Neste contexto, a presente pesquisa teve como objetivo investigar as características anatômicas e químicas das fibras do bambu da espécie Dendrocalamus giganteus e, na forma de painéis de MDF, avaliar as suas propriedades físico-mecânicas como: densidade, teor de umidade, inchamento em espessura, absorção de água, flexão estática e a tração perpendicular à superfície, segundo as normas ABNT e EN. A composição química foi obtida por meio de análises em EDS (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy) e visualizada suas concentrações por meio de imagens do Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) sendo o principal elemento o silício. Para a produção das fibras foi empregado o método quimotermomecânico com 4 diferentes tipos de tratamentos, a fim de compará-los entre si. Na composição dos painéis foi utilizada a resina Uréia Formaldeído (UF) em percentuais de 10%, com 2,5% de catalisador e 2% de parafina. O maior rendimento bruto de polpação e o número Kappa mais alto foram encontrados no painel T-1 com 79.3% e 177.5, respectivamente. Nas avaliações das propriedades físico-mecânicas os resultados das análises estatísticas indicaram as melhores relações de desempenho com o painel T-3. Para a melhor compreensão do comportamento mecânico foram realizadas análises micrográficas em MEV e Microtomografia nas regiões de fraturas. As análises térmicas (TG) apresentaram fibras resistentes com estabilidade térmica em faixa de temperatura de até 350ºC. Os resultados desta pesquisa apontam para um potencial tecnológico de painéis de MDF produzidos a partir das fibras do bambu, desde que tenham os processos apropriados

Análise química do bambu-gigante (Dendrocalamus giganteus Wall. ex Munro) em diferentes idades

http://dx.doi.org/10.5902/198050985749Bamboo is a monocotyledon of tropical origin which grows fast and is considered an important environment regenerator because of its root system. Dendrocalamus giganteus is popular learned by giant bamboo, being a big bush species, its culms can be from 24 to 40 meters high, with diameters from 10 and 20 centimeters. This work had the objective of a chemical analysis from giant bamboo to aim at giving information from its chemical composition from 2 to 6 years of age. Bamboo culms were collected in the Agriculture Experimental area of the Mechanical Engineering Department of UNESP – Bauru, where it is carried out the systematic handling from different bamboo species to this plant research and divulgation. Samples from base were collected from 2 and 6 years in the same bush, in total of 5 samples, with 2 high meters each, cropped in March, half moon. Chemical analysis was done with internodes using TAPPI Methods. The average percentage extractives from hot water, cool water, total extractives and ash content were not related to the age. The major percentage of hot water extractives, with values of 12.04%, cold water extractives, with 10.25%, and total extractives, with 12.91%, was observed by the age of two years. The major ash content was obtained on three years, with value of 1.09%.  The mean value of NaOH extractives decreased from 25.72%, in two years, to 20.17% at six years old. The same behavior was observed for ethanol toluene extractives, decreasing from 10.91% to 4.61%.  The mean lignin content was not influenced by age, varying from 22.66 to 24.11%.http://dx.doi.org/10.5902/198050985749O bambu é uma planta monocotiledônea de origem tropical, de rápido crescimento, sendo considerado um importante regenerador ambiental devido ao seu sistema radicular. O Dendrocalamus giganteus é popularmente conhecido por bambu-gigante, sendo uma espécie entouceirante de grande porte, cujos colmos podem variar de 24 a 40 metros de altura, com diâmetros entre 10 e 20 cm. Esse trabalho teve como objetivo analisar quimicamente os colmos do bambu-gigante visando fornecer informações sobre a sua composição química nas idades de 2 a 6 anos. Os colmos do bambu foram coletados na área Experimental Agrícola do Departamento de Engenharia Mecânica da UNESP-Bauru, onde é realizado o manejo sistemático de diversas espécies de bambu para fins de pesquisas e divulgação dessa planta. Foram retiradas amostras da base entre bambus com idade de 2 a 6 anos de uma mesma touceira, totalizando 5 amostras, com 2 metros de altura cada, colhidas na lua minguante no mês de março. As análises químicas foram feitas com os entrenós, utilizando as normas e procedimentos da TAPPI. A porcentagem média de extrativos em água quente, extrativos em água fria, extrativos totais e teor de cinzas não apresentaram relação direta com a idade. A maior porcentagem de extrativos em água quente, com valor de 12,04%, extrativos em água fria, com 10,25%, e extrativos totais, com 12,91%, foi observada aos 2 anos de idade. A maior porcentagem de cinzas foi obtida aos três anos, com valores de 1,09%. O teor médio de extrativos em NaOH diminui de 25,72% aos dois anos para 20,17% aos seis anos de idade. O mesmo comportamento foi observado para os extrativos em etanol tolueno, diminuindo de 10,91% para 4,61%. O teor médio de lignina não sofreu influência da idade, variando de 22,66 a 24,11%

CHEMICAL ANALYSIS OF GIANT BAMBOO ( Dendrocalamus giganteus Wall. ex Munro) AT DIFFERENT AGES

O bambu \ue9 uma planta monocotiled\uf4nea de origem tropical, de r\ue1pido crescimento, sendo considerado um importante regenerador ambiental devido ao seu sistema radicular. O Dendrocalamus giganteus \ue9 popularmente conhecido por bambu-gigante, sendo uma esp\ue9cie entouceirante de grande porte, cujos colmos podem variar de 24 a 40 metros de altura, com di\ue2metros entre 10 e 20 cm. Esse trabalho teve como objetivo analisar quimicamente os colmos do bambu-gigante visando fornecer informa\ue7\uf5es sobre a sua composi\ue7\ue3o qu\uedmica nas idades de 2 a 6 anos. Os colmos do bambu foram coletados na \ue1rea Experimental Agr\uedcola do Departamento de Engenharia Mec\ue2nica da UNESP-Bauru, onde \ue9 realizado o manejo sistem\ue1tico de diversas esp\ue9cies de bambu para fins de pesquisas e divulga\ue7\ue3o dessa planta. Foram retiradas amostras da base entre bambus com idade de 2 a 6 anos de uma mesma touceira, totalizando 5 amostras, com 2 metros de altura cada, colhidas na lua minguante no m\ueas de mar\ue7o. As an\ue1lises qu\uedmicas foram feitas com os entren\uf3s, utilizando as normas e procedimentos da TAPPI. A porcentagem m\ue9dia de extrativos em \ue1gua quente, extrativos em \ue1gua fria, extrativos totais e teor de cinzas n\ue3o apresentaram rela\ue7\ue3o direta com a idade. A maior porcentagem de extrativos em \ue1gua quente, com valor de 12,04%, extrativos em \ue1gua fria, com 10,25%, e extrativos totais, com 12,91%, foi observada aos 2 anos de idade. A maior porcentagem de cinzas foi obtida aos tr\ueas anos, com valores de 1,09%. O teor m\ue9dio de extrativos em NaOH diminui de 25,72% aos dois anos para 20,17% aos seis anos de idade. O mesmo comportamento foi observado para os extrativos em etanol tolueno, diminuindo de 10,91% para 4,61%. O teor m\ue9dio de lignina n\ue3o sofreu influ\ueancia da idade, variando de 22,66 a 24,11%.Bamboo is a monocotyledon of tropical origin which grows fast and is considered an important environment regenerator because of its root system. Dendrocalamus giganteus is popular learned by giant bamboo, being a big bush species, its culms can be from 24 to 40 meters high, with diameters from 10 and 20 centimeters. This work had the objective of a chemical analysis from giant bamboo to aim at giving information from its chemical composition from 2 to 6 years of age. Bamboo culms were collected in the Agriculture Experimental area of the Mechanical Engineering Department of UNESP \u2013 Bauru, where it is carried out the systematic handling from different bamboo species to this plant research and divulgation. Samples from base were collected from 2 and 6 years in the same bush, in total of 5 samples, with 2 high meters each, cropped in March, half moon. Chemical analysis was done with internodes using TAPPI Methods. The average percentage extractives from hot water, cool water, total extractives and ash content were not related to the age. The major percentage of hot water extractives, with values of 12.04%, cold water extractives, with 10.25%, and total extractives, with 12.91%, was observed by the age of two years. The major ash content was obtained on three years, with value of 1.09%. The mean value of NaOH extractives decreased from 25.72%, in two years, to 20.17% at six years old. The same behavior was observed for ethanol toluene extractives, decreasing from 10.91% to 4.61%. The mean lignin content was not influenced by age, varying from 22.66 to 24.11%

Bionanocompósito formado por polihidroxibutirato e nanofibras de celulose de fibras do Rami

Orientadora: Profa. Dra. Graciela Inês Bolzon de MunizCoorientadores: Prof. Dra. Silvana Nisgoski, Prof. Dr. Pedro Henrique Gonzales de CademartoriTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa : Curitiba, 27/03/2019Inclui referênciasÁrea de concentração: Tecnologia e Utilização de Produtos FlorestaisResumo: O Polihidroxibutirato (PHB) é um biopolímero natural e biodegradável que tem despertado grande interesse científico devido às suas características distintas. Contudo, alguns problemas estruturais de desempenho têm dificultado sua ampla utilização. Com superior desempenho como material convencional, as fibras de Rami têm grande potencial tecnológico ainda não explorado como nanoreforços em matrizes poliméricas biodegradáveis. Neste contexto, o presente estudo avalia as características e propriedades das Nanofibras de Celulose (NFC) obtidas das fibras de Rami Boehmeria nivea (L.) Gaud. e analisa a influência da sua adição na matriz de PHB. O estudo começa com a obtenção das polpas celulósicas por processo organosolv alcalino e segue com branqueamentos, análises químicas e estudos fractográficos da estrutura das fibras. Os resultados preliminares apontaram para fibras pouco degradadas com elevadas concentrações de celulose, hemicelulose e mínimos valores para lignina. A preparação das NFC foi por desfibrilação mecânica por moagem ultrafina com 1, 3, 5 e 10 passes. As características apresentadas na Microscopia Eletrônica de Transmissão mostraram estruturas manométricas sem diferenciação de padrão. Na forma de filmes, a Difração de Raio-X, a Termogravimetria, a Resistência Mecânica à Tração e Dinâmico-Mecânica foram analisadas. Nas propriedades de durabilidade física, o teor de umidade, atividade em água, permeabilidade ao oxigênio e ao vapor de água complementaram a caracterização dos filmes. O aumento do número de passes influenciou na diminuição do índice de cristalinidade, redução das propriedades térmicas e aumento no teor de umidade, refletindo na perda da resistência mecânica de tração e dinâmico-mecânica. Por outro lado, proporcionou baixa solubilidade em água, satisfatório desempenho de atividade em água, mínimos níveis de permeabilidade ao oxigênio e ao vapor de água. Na forma de bionanocompósitos foram avaliados a influência da adição de 1%, 2%, 4%, 6% e 8% de NFC no PHB. O teor de umidade, densidade média, propriedades mecânicas (Tração, Flexão, Impacto Izod e Dureza Shore-D), Análises termogravimétricas, Calorimetria Exploratória Diferencial, Difração de Raio-X e ângulo de contato aparente, foram usadas para verificar variações de comportamentos. O teor de umidade e a densidade aparente não influenciou nenhuma propriedade. A adição de NFC acima de 2% não produziu respostas positivas nos Índices de Cristalinidade, na Dureza Shore-D, na Tensão máxima na Tração e Flexão devido à redução das regiões cristalinas e problemas de dispersão das NFC no PHB. De outro modo, o impacto Izod, módulo de elasticidade na Tração e flexão tiveram ganhos significativos resultado da adequada adesão interfacial. A estabilidade térmica também melhorou devido à resistência à degradação da celulose. A calorimetria exploratória diferencial mostrou que a presença de NFC atuou como agente nucleante impedindo a formação de ligações secundária intermoleculares, contribuindo para o aumento de propriedades mais elásticas. O ângulo de contato aparente diminuiu pela influência hidrofílica das NFC. Em geral, a adição Nanofibras contribuiu com diversas melhoria nas propriedades físicas, mecânicas e térmicas do PHB. Palavras-chave: Nanoestruturas. Filmes. Nanoreforço. Polímero biodegradável. Propriedades físicas, mecânicas e térmicas.Abstract: Polyhydroxybutyrate (PHB) is a natural and biodegradable biopolymer that has aroused great scientific interest due to its distinct characteristics. However, some structural performance problems have hampered its widespread use. With superior performance as conventional material, Rami fibers have great technological potential not yet exploited as nanoreforcement in biodegradable polymer matrices. In this context, the present study evaluates the characteristics and properties of the Cellulose Nanofibers (NFC) obtained from the Rami fibers and analyzes the influence of their addition on the PHB matrix. The study begins with the preparation of the cellulosic pulps by means of alkaline organosolv method and follows with bleaching, chemical analysis and fractographic studies of the fiber structure. Preliminary results pointed to low degraded fibers with high concentrations of cellulose, hemicellulose and minimum values for lignin. The preparation of the NFC was by mechanical defibrillation by ultrafine milling with 1, 3, 5 and 10 passes. The characteristics presented in the Transmission Electron Microscopy showed manometric structures without pattern differentiation. In the form of films, X-ray Diffraction, Thermogravimetry, Mechanical Strength Tensile and Dynamic-Mechanical were analyzed. In the properties of physical durability, the Content of Moisture, Activity in Water, Oxygen Permeability and Water Vapor complemented the characterization of the films. The increase in the number of passes influenced the decrease in Crystallinity Index, reduction of thermal properties and increase in Moisture Content, reflecting the decrease of Mechanical and Dynamic-Mechanical tensile strength. Otherwise, it provided low solubility in water, satisfactory performance of water activity, minimum levels of permeability to oxygen and water vapor. The influence of the addition of 1%, 2%, 4%, 6% and 8% of NFC in the PHB was evaluated in the form of bionanocomposites. The Moisture Content, Specific Gravity, Mechanical Properties (Tensile and Flexural Strength, Izod Impact and Shore-D Hardness), Thermogravimetric Analysis, Differential Exploration Calorimetry, Xray Diffraction and Apparent Contact Angle were used to verify behavioral variations. Moisture Content and Specific Gravity did not influence any properties. The addition of NFC above 2% did not produce positive responses in the Crystallinity Indices, Shore-D Hardness, Maximum Tensile Strength and Flexion due to the reduction of the crystalline regions and the dispersion problems of the NFC in the PHB. Otherwise, the Izod Impact, Modulus of Elasticity in the Tensile and Flexural had significant gains due to adequate interfacial adhesion. The thermal stability has also improved due to the degradation resistance of the cellulose. Differential scanning calorimetry showed that the presence of NFC acted as a nucleating agent preventing the formation of intermolecular secondary bonds, contributing to the increase of more elastic properties. The apparent contact angle was decreased by the hydrophilic influence of the NFC. In general, the addition of NFC contributed several improvements in the physical, mechanical and thermal properties of PHB. Keywords: Nanostructure. Film. Nanoreforcement. Biodegradable Polymer. Physical, Mechanical and Thermal Properties

Avaliação das dimensões das fibras de colmos de bambu, Dendrocalamus giganteus (Wall) Munro, em diferentes idades

This study aimed to evaluate the fiber dimension of Dendrocalamus giganteus culms in 2-6 years old. Samples from basal portion of culms were macerated and sliced in sliding microtome for dimension fibers evaluation and histological cut production. Results showed that fibers increased in length with culms age, being the smallest and the biggest lengths 3266 and 3878.57 μm, observed in 3º and 6º years, respectively. The fibers showed smaller and bigger wall thickness in 6º and 2º years, with value of 7.11 and 10.46 μm, respectively. The anatomical tissue of culms varied from 12.8, 47.6 and 39.6 for vascular bundles, fibers and parenchyma, respectively

EVALUATION OF FIBER DIMENSIONS OF Dendrocalamus giganteus (Wall) Munro BAMBOO CULMS AT DIFFERENT AGES

<p><a href="http://dx.doi.org/10.5902/1980509810538">http://dx.doi.org/10.5902/1980509813342</a></p>This study aimed to evaluate the fiber dimension of Dendrocalamus giganteus culms in 2-6 years old. Samples from basal portion of culms were macerated and sliced in sliding microtome for dimension fibers evaluation and histological cut production. Results showed that fibers increased in length with culms age, being the smallest and the biggest lengths 3266 and 3878.57 μm, observed in 3º and 6º years, respectively. The fibers showed smaller and bigger wall thickness in 6º and 2º years, with value of 7.11 and 10.46 μm, respectively. The anatomical tissue of culms varied from 12.8, 47.6 and 39.6 for vascular bundles, fibers and parenchyma, respectively

AVALIA\uc7\uc3O DAS DIMENS\uf5ES DAS FIBRAS DE COLMOS DE BAMBU, Dendrocalamus giganteus (Wall) Munro, EM DIFERENTES IDADES

This study aimed to evaluate the fiber dimension of Dendrocalamus giganteus culms in 2-6 years old. Samples from basal portion of culms were macerated and sliced in sliding microtome for dimension fibers evaluation and histological cut production. Results showed that fibers increased in length with culms age, being the smallest and the biggest lengths 3266 and 3878.57 \u3bcm, observed in 3o and 6o years, respectively. The fibers showed smaller and bigger wall thickness in 6o and 2o years, with value of 7.11 and 10.46 \u3bcm, respectively. The anatomical tissue of culms varied from 12.8, 47.6 and 39.6 for vascular bundles, fibers and parenchyma, respectively.O presente trabalho teve como objetivo avaliar as dimens\uf5es das fibras dos colmos de Dendrocalamus giganteus na idade de 2-6 anos. Corpos de prova de amostras das posi\ue7\uf5es basais dos colmos foram macerados e cortados em micr\uf3tomo de deslize para a avalia\ue7\ue3o das dimens\uf5es das fibras e confec\ue7\ue3o de cortes histol\uf3gicos. Os resultados indicaram que as fibras aumentaram em comprimento com a idade dos colmos, sendo o menor e maior comprimento de 3.266 e de 3.878,57 \u3bcm, verificado no 3o e 6o ano, respectivamente. As fibras apresentaram menor e maior espessura da parede no 6o e 2o anos, com valores de 7,11 e 10,46 \u3bcm, respectivamente. Os tecidos anat\uf4micos do colmo variaram de 12,8, 47,6 e 39,6 % para os feixes vasculares, fibras e par\ueanquima, respectivamente