Technological evaluation of Eucalyptus grandis wood mdf panels manufactured in laboratory and industrial production line

Chapas MDF de fibras da madeira de Eucalyptus grandis foram confeccionadas em laborat\uf3rio e em linha de produ\ue7\ue3o industrial e determinadas suas propriedades anat\uf4micas, f\uedsicas e mec\ue2nicas. O desfibramento da madeira provocou o rompimento transversal da parede das fibras. Os pain\ue9is MDF obtidos em linha de produ\ue7\ue3o apresentaram menores valores de inchamento e de absor\ue7\ue3o e melhores propriedades mec\ue2nicas para m\uf3dulo de ruptura, m\uf3dulo de elasticidade e resist\ueancia \ue0 tra\ue7\ue3o superficial. Para os pain\ue9is MDF confeccionados em laborat\uf3rio, verificou-se correla\ue7\ue3o estatisticamente significativa entre m\uf3dulo de ruptura e de elasticidade, densidade m\ue9dia e resist\ueancia \ue0 tra\ue7\ue3o perpendicular e inchamento e absor\ue7\ue3o. Para os pain\ue9is MDF confeccionados em linha de produ\ue7\ue3o industrial, verificaram-se as mesmas tend\ueancias, sem signific\ue2ncia estat\uedstica. A avalia\ue7\ue3o dos par\ue2metros de qualidade de pain\ue9is MDF de eucalipto confeccionados em laborat\uf3rio e em linha de produ\ue7\ue3o visa a calibrar as vari\ue1veis para a obten\ue7\ue3o de chapas MDF em pequena escala e melhorar a precis\ue3o das an\ue1lises de rotina de controle de qualidade bem como nas informa\ue7\uf5es apresentadas em publica\ue7\uf5es cient\uedficas.MDF panels of Eucalyptus grandis wood fibers were made in either experimentally in a laboratory or on an industrial production line. In order to analyze the influence of the production condition, the anatomical, physical and mechanical properties of the panels were determined. The wood refining induced the transversal rupture of the transversal fiber wall. The MDF panels obtained from the industrial production line presented less swelling in thickness and absorption values and improved mechanical properties in the requirements of bending strength, module of elasticity and surface resistance. For laboratory MDF panels, it was possible to verify a statistically significant correlation between bending strength and module of elasticity, medium density and internal bond and swelling in thickness and absorption. This tendency was also true for the MDF panels obtained in real conditions of production, however without statistical significance. By comparing the quality properties of MDF panels produced in the laboratory with those obtained in real conditions of production, it was sought to standardize the established variables for obtaining panels on a small scale, as well to make possible the safe transfer and divulgation of information obtained in the laboratory

Avaliação tecnológica de painéis MDF de madeira de Eucalyptus grandis confeccionados em laboratório e em linha de produção industrial

MDF panels of Eucalyptus grandis wood fibers were made in either experimentally in a laboratory or on an industrial production line. In order to analyze the influence of the production condition, the anatomical, physical and mechanical properties of the panels were determined. The wood refining induced the transversal rupture of the transversal fiber wall. The MDF panels obtained from the industrial production line presented less swelling in thickness and absorption values and improved mechanical properties in the requirements of bending strength, module of elasticity and surface resistance. For laboratory MDF panels, it was possible to verify a statistically significant correlation between bending strength and module of elasticity, medium density and internal bond and swelling in thickness and absorption. This tendency was also true for the MDF panels obtained in real conditions of production, however without statistical significance. By comparing the quality properties of MDF panels produced in the laboratory with those obtained in real conditions of production, it was sought to standardize the established variables for obtaining panels on a small scale, as well to make possible the safe transfer and divulgation of information obtained in the laboratory.Chapas MDF de fibras da madeira de Eucalyptus grandis foram confeccionadas em laboratório e em linha de produção industrial e determinadas suas propriedades anatômicas, físicas e mecânicas. O desfibramento da madeira provocou o rompimento transversal da parede das fibras. Os painéis MDF obtidos em linha de produção apresentaram menores valores de inchamento e de absorção e melhores propriedades mecânicas para módulo de ruptura, módulo de elasticidade e resistência à tração superficial. Para os painéis MDF confeccionados em laboratório, verificou-se correlação estatisticamente significativa entre módulo de ruptura e de elasticidade, densidade média e resistência à tração perpendicular e inchamento e absorção. Para os painéis MDF confeccionados em linha de produção industrial, verificaram-se as mesmas tendências, sem significância estatística. A avaliação dos parâmetros de qualidade de painéis MDF de eucalipto confeccionados em laboratório e em linha de produção visa a calibrar as variáveis para a obtenção de chapas MDF em pequena escala e melhorar a precisão das análises de rotina de controle de qualidade bem como nas informações apresentadas em publicações científicas

Characterization of wood anatomy, basic density, and morphology of Eucalyptus grandis chips for MDF production

O aumento na produção dos painéis Medium Density Fiberboard (MDF) confeccionados com madeira de espécies de Eucalyptus spp de rápido crescimento evidencia a necessidade da caracterização dos seus componentes celulares, da densidade básica e da morfologia de cavacos. Com esse objetivo, foram coletadas três amostras de cavacos de madeira de árvores de Eucalyptus grandis, na linha de produção de indústria de painel. Em laboratório, os cavacos foram dissociados por maceração, para a avaliação das dimensões das fibras e dos vasos; determinou-se a densidade básica dos cavacos, bem como se caracterizaram a sua espessura e morfologia. Os resultados indicaram valores médios de 1005-19,7-11,8-3,9 µm para o comprimento, largura, diâmetro do lume e espessura média da parede das fibras, respectivamente. A densidade básica da madeira foi de 0,432 g/cm³ e a espessura dos cavacos, de 4,36 mm. Os valores médios de retenção dos cavacos foram de 0,9-16,9-44,5-30,7-6,1-0,9% nas peneiras 40, 25, 16, 8, 3,35 mm e fundo, respectivamente, sendo 75,2% retidos nas peneiras de 16-8 mm de abertura. Os resultados das análises anatômicas e morfológicas dos cavacos de madeira foram discutidos e comparados com informações da literatura especializada e correlacionados com o processo produtivo de chapas MDF.The increase of the MDF panels (Medium Density Fiberboard) production by the use of the fast growing eucalypt wood species it evidences the need of the characterization of the cellular components, basic density and the chips morphology. With this aim 3 samples of wood chips of Eucalyptus grandis trees were collected, in the production line of panel industry. In laboratory, the wood chips were dissociated by maceration for the evaluation of the fiber and vessels dimensions; the wood basic density was determined and the thickness and morphology were characterized. The results indicated mean values of 1005-19,7-11,8-3,9 µm for the fiber length, width, diameter and wall thickness, respectively. The wood basic density was 0,432 g/cm³ and the chip thickness of 4,36 mm. The mean values of chips retention were of 0,9-16,9-44,5-30,7-6,1-0,9% in the sieves 40, 25, 16, 8, 3,35 mm and bottom, respectively, being 75,2% retained in the sieves of 16-8 mm. The results of the anatomical and morphological analyses of the wood chips were discussed and compared with the specialized literature and its relationship with the productive process to MDF panels

Changes in the anatomical structure of eucalyptus grandis wood chips in three conditions wood chip refining for production of MDF panel

A utilização da madeira de eucalipto na confecção de painéis MDF é recente, tornando-se necessário entender as modificações em sua estrutura anatômica durante as etapas do processo industrial, notadamente no desfibramento dos cavacos. Com esse objetivo, neste estudo foram aplicadas três condições diferenciadas de desfibramento dos cavacos, alterando-se (i) o tempo de aquecimento, (ii) as pressões de digestão e de desfibramento e (iii) a energia específica de desfibramento, sendo avaliadas as características anatômicas dos componentes celulares da madeira. O aumento da intensidade de refino dos cavacos de madeira reduziu o comprimento médio das fibras e aumentou o porcentual de fibras quebradas, corroborando as imagens de microscopia eletrônica de varredura, além da diminuição do número dos vasos e de células de parênquima. Essa condição de desfibramento mais intensa promoveu, também, um característico escurecimento da coloração da polpa composta pelos elementos celulares da madeira. A aplicação de variáveis de desfibramento mais brandas aumentou a presença de feixes de fibras e do número de vasos e de parênquima, resultando em uma polpa de coloração mais clara. As alterações das características morfológicas dos componentes celulares da madeira dos cavacos de eucalipto, após o tratamento de desfibramento, relacionaram-se com as etapas do processo operacional e com a qualidade tecnológica dos painéis de fibras MDF.The use of eucalyptus wood for production of MDF panels is recent, becoming necessary to understand the changes in the anatomical structure during the stages of industrial processing, especially during wood chip refining. With this aim, in the present work three different conditions of wood chip refining were applied (i) chip heating time, (ii) digestion and refining pressures and (iii) the specific refining energy, and the anatomical characteristics of wood cell components were evaluated. Increase in the intensity of wood chip refining reduced the fiber mean length and increased the percentage of broken fibers. This corroborated with the images of scanning electronic microscopy, besides decreasing the number of vessel elements and parenchyma cells. The more intense refining condition promoted a characteristic darkening of the pulp composed by the wood cell elements. The application of lighter refining variables increased the frequency of fiber bundles, number of vessels and parenchyma, resulting in pulp with clearer coloration. The morphological changes in cell components of eucalyptus wood chips caused by the refining treatment were related with the stages of the operational process and the technological quality of MDF fiberboard

Recursos Lignocelulósicos: Aplicações em painéis e compósitos / Lignocellulosic resources: Applications in panels and composites

A crescente demanda por painéis no mercado nacional e internacional e a escassez de recursos naturais fomentam estudos para novos compósitos à base de resíduos lignocelulósicos. O objetivo do presente trabalho é realizar uma investigação sobre o campo da elaboração de painéis lignocelulósicos, utilizando recursos da análise do estado da arte e de conteúdo de artigos. Portanto, esse artigo trata-se de uma pesquisa quali-quantitativa que utilizou a Revisão Sistemática da Literatura (RSL) a partir das bases de dados online que se encontram dentro da Plataforma do Períodico da Capes. Foram buscados pelos os descritores “painéis”, “painel”, “panel”, “panels”, “lignocelulósico”, “lignocelulósicos”, “Lignocellulosics” “Lignocellulosic” e suas respectivas combinações, selecionando-se como opção de resultados apenas artigos científicos. Nos últimos 5 anos, foi possível identificar uma redução de artigos produzidos referente a painéis lignocelulósicos durante o período do isolamento social devido a pandemia causada pelo COVID19. Provavelmente essa redução se deu pelo fato de se necessitar de laboratórios para a confecção de painéis, sendo que os mesmos são produzidos em sua grande maioria dentro de universidades, que se encontram fechadas nesse momento

NATURAL DURABILITY OF Cupressus lusitanica, Cryptomeria japonica AND Pinus taeda WOODS IN FIELD TRIAL

The purpose of this study was to evaluate the natural durability of Cupressus lusitanica, Cryptomeria japonica and Pinus taeda woods subjected to a rotting field trial, through mass loss and deterioration index. The trial was conducted in an open field in the city of Curitibanos, State of Santa Catarina, Brazil, for a 24-month period, with evaluations carried out every 6 months. For developing the study, we used the woods of Cupressus lusitanica (16 years), Cryptomeria japonica (16 years) and Pinus taeda (juvenile=15 years and mature wood>30 years) species, from which test specimens were made with the dimensions of 2.5 x 5.0 x 50.0 cm in thickness, width and length, respectively, following the standards suggested by IUFRO. After 24 months of exposure to the rotting field the woods of C. japonica and C. lusitanica species showed a deterioration index that reflected an evident but moderate attack of fungi and termites, while the woods of P. taeda (juvenile) and P. taeda (mature) showed deterioration index that reflected an intense rotting and intense attack of termites. Regarding the mass loss the woods of C. japonica and C. lusitanica were classified as highly resistant, while P. taeda (juvenile) was considered resistant and P. taeda (mature) was considered moderately resistant. In general, the woods of C. lusitanica and C. japonica showed greater natural durability when used in contact with the soil

Novos compósitos de gesso a partir da reciclagem / New plaster and recycled compounds

Reciclar o gesso e outros materiais provindos dos resíduos da construção e demolição e propor novas aplicabilidades são desafios da sustentabilidade na construção civil e inspiram novas pesquisas de interesse das instituições de pesquisa e sociedade. Neste contexto, o estudo avaliou publicações classificadas como relevantes à base de gesso e resíduos diante da resistência à flexão NBR 16382 (ABNT, 2015); NBR 16497 (ABNT, 2016); NBR 16654 (ABNT, 2017) no campo de atuação da engenharia, mapeando-se sistematicamente artigos completos e abertos da base de dados Scopus. Como principais resultados, destacam-se sequencialmente os maiores valores atingidos à flexão em função dos seguintes resíduos adicionados ao gesso:  cerâmica (9,3 MPa), lã de vidro (7,5 MPa); lã de rocha (7.3 MPa); talo de girassol (6.9 MPa); porcelana (4.8 MPa); polipropileno (4. 3 MPa) e celulose (3,1 Mpa). São possibilidades para a confecção de placa mineral removível ou suspensa de gesso nas proporções avaliadas: lã de vidro (10%), lã de rocha (10%); porcelana (50%); lenços umedecidos (2,5%) e talo de girassol (9,7%). Acrescentam-se duas composições com 100% de materiais recicláveis: gesso reciclado (50%) e resíduos de tijolo (50%); gesso reciclado (50%) e porcelana (50%). A confecção de placas de gesso é possível pela proporção de gesso virgem (50%) e resíduos de tijolo (50%). O estudo teórico pode nortear o prosseguimento da análise de outros requisitos normativos orientando novas composições e possibilidades para aplicabilidade em forros de gesso com materiais recicláveis para os diversos usos em bioengenharia.

Ciclos de produção de Pinus taeda L. com mais de 30 anos: uma alternativa para obtenção de madeira para usos sólidos e estruturais

Pinus spp. plantations are the basis of an important economic activity on the highland regions of southern Brazil, where they are cultivated under productions cycles of approximately 15 years. The objective of the study was to evaluate the physical-mechanical and anatomical characteristics of Pinus taeda L. timber, obtained from stands older than 30 years, compared with that currently available in the market, aged close to 15 years, aiming at analyzing its potential to produce high quality wood for solid and structural end-uses. Furthermore, the productivity and the economic aspects of stands older than 30 years were also evaluated. To do so, Pinus taeda trees from two stands aging 15 and 43 years were analyzed and, thereafter, only wood produced from the age of 30 years onwards was sampled, in order to characterize the juvenile and mature wood, respectively. It was concluded that the mature wood, obtained from >30-year-old trees has higher density, bigger tracheid dimension, shrinkage volumetric coefficient (but with a lower anisotropy coefficient), modulus of elasticity and modulus of rupture to static bending, in comparison with the juvenile one, obtained from 15-year-old trees. Taking into account the ability upon the static bending, the timber formed after the age of 30 years can be indicated to uses which explore its better mechanical performance, compatible with the one of Araucaria angustifolia ages between 25 and 58 years. The production cycles with more than 30 years are profitable and could be an interesting management option aiming at specific markets in which high quality wood for solid and structural end-uses may be even better remunerated.Plantios de Pinus spp. são a base de uma importante atividade econômica na região do planalto sul do Brasil, onde são cultivados em ciclos de produção com cerca de 15 anos de duração. O objetivo do estudo foi avaliar as características físico-mecânicas e anatômicas da madeira de Pinus taeda L. obtida em povoamentos com idades superiores a 30 anos, em comparação com aquela atualmente disponível no mercado, com idade próxima a 15 anos, visando avaliar seu potencial para produção de madeira de alta qualidade para usos sólidos e estruturais. Além disso, avaliaram-se também aspectos produtivos e econômicos de plantios de Pinus taeda com mais de 30 anos de idade. Para isso, foram utilizadas árvores de Pinus taeda provenientes de dois plantios, com idades de 15 e 43 anos e, deste último, amostrada apenas a madeira produzida a partir dos 30 anos, de forma a caracterizar a madeira juvenil e adulta, respectivamente. Concluiu-se que a madeira adulta, obtida de árvores com >30 anos, apresenta valores superiores de densidade, dimensões de traqueídes, coeficiente de retratibilidade volumétrica (porém com menor coeficiente de anisotropia), módulo de elasticidade e módulo de ruptura à flexão estática, em comparação à madeira juvenil, obtida em árvores com 15 anos. Levando-se em consideração a habilidade frente ao ensaio de flexão estática, a madeira com >30 anos pode ser indicada para usos que explorem seu maior desempenho mecânico e estrutural, compatível com Araucaria angustifolia de idades entre 25 e 58 anos. Ciclos de produção com duração superior a 30 anos são viáveis economicamente e podem ser uma opção de manejo interessante, visando acessar mercados específicos nos quais a qualidade da madeira para usos sólidos e estruturais poderia ser ainda mais bem remunerada

NEAR INFRARED SPECTROSCOPY FOR ESTIMATING SUGARCANE BAGASSE CONTENT IN MEDIUM DENSITY FIBERBOARD

Medium density fiberboard (MDF) is an engineered wood product formed by breaking down selected lignin-cellulosic material residuals into fibers, combining it with wax and a resin binder, and then forming panels by applying high temperature and pressure. Because the raw material in the industrial process is ever-changing, the panel industry requires methods for monitoring the composition of their products. The aim of this study was to estimate the ratio of sugarcane (SC) bagasse to Eucalyptus wood in MDF panels using near infrared (NIR) spectroscopy. Principal component analysis (PCA) and partial least square (PLS) regressions were performed. MDF panels having different bagasse contents were easily distinguished from each other by the PCA of their NIR spectra with clearly different patterns of response. The PLS-R models for SC content of these MDF samples presented a strong coefficient of determination (0.96) between the NIR-predicted and Lab-determined values and a low standard error of prediction (~1.5%) in the cross-validations. A key role of resins (adhesives), cellulose, and lignin for such PLS-R calibrations was shown. PLS-DA model correctly classified ninety-four percent of MDF samples by cross-validations and ninety-eight percent of the panels by independent test set. These NIR-based models can be useful to quickly estimate sugarcane bagasse vs. Eucalyptus wood content ratio in unknown MDF samples and to verify the quality of these engineered wood products in an online process