bitstream/CNPF-2009-09/44872/1/com_tec214.pd

DALLAGO, R. M.

GUIOTOKU, M.

LAZARIS, V.

MAGALHÃES, W. L. E.

Infoteca-e

214ISSN 1517-5030Colombo, PRDezembro, 2008TécnicoComunicadoDBUtilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéisde AglomeradoMarcela Guiotoku1Vanice Lazaris2Rogério Marcos Dallago3Washington Luiz Esteves Magalhães41 Química, Doutora, Analista da Embrapa Florestas. marcela@cnpf.embrapa.br2 Graduanda em Engenharia Química, Estagiária da Embrapa Florestas. vanice_lazaris@yahoo.com.br3 Químico Industrial, Doutor, Professor da Universidade Regional Integrada do Alto Uruguai e das Missões. dallago@uri.com.br4 Engenheiro Químico, Doutor, Pesquisador da Embrapa Florestas. wmagalha@cnpf.embrapa.brA erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hill.) é origináriada América do Sul e seu consumo nas regiões Sul eSudeste do Brasil é realizado principalmente na formade infusão ou chimarrão. Segundo o Instituto Brasileirode Geografia e Estatística (2006), a Região Sul é amaior produtora de erva-mate, com uma produçãoanual acima e 232 mil ton em 2005, das quais,aproximadamente, 65 % correspondem ao Estado doParaná, 18 % ao Estado de Santa Catarina e 16 % aoEstado do Rio Grande do Sul (ESMELINDRO, et al. 2002).O resíduo gerado do beneficiamento das folhas deerva-mate tem sido utilizado principalmente na queimaem caldeiras para geração de energia. Porém, foramencontrados alguns trabalhos que apresentaramutilizações distintas para o resíduo da erva-mate, comopor exemplo, a adição de palitos de erva-mate (resíduoproveniente da secagem e cancheamento das folhas),como cobertura morta, obtendo-se aumento naprodutividade das erveiras (LOURENÇO, 2001), ouainda, a produção de carvão vegetal a partir do resíduode erva-mate, com o intuito de remover contaminantesorgânicos em meio aquoso (GONÇALVES, et al. 2007).Dessa forma, torna-se necessário desenvolverpotenciais aplicações tecnológicas para o resíduo daerva-mate que possa principalmente agregar valor aossubprodutos obtidos e, conseqüentemente, ampliar omercado para esta matéria-prima. Uma dasalternativas viáveis é a utilização dos palitos paraprodução de painéis de aglomerados.Painéis de AglomeradosOs painéis de madeira aglomerada (particle board)representam um dos três tipos de painéis de madeirareconstituída, os quais utilizam na maioria da vezes, amadeira na forma de cavacos como matéria-prima. Osoutros dois tipos compreendem o MDF (mediumdensity fiberboard) e as chapas de fibra ou chapasduras (hardboard) (JUVENAL; MATTOS, 2002).A partir da metade da década de 1990, as empresasbrasileiras investiram em modernização tecnológica, oque conferiu ao produto melhores características deresistência (como aumento da resistência aoarrancamento de parafusos, ao empenamento ePalitos de erva-mate. Foto: Marcela Guiotoku2 Utilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéis de Aglomeradoamenor absorção de umidade) e implementaram amodificação da nomenclatura para MDP (mediumdensity particleboard), ou painel de partículas de médiadensidade, numa tentativa de dissociar o novo produtodo aglomerado tradicional (MATTOS et al., 2008).O painel de aglomerado é formado a partir de partículasde madeira que são impregnadas com resina sintética earranjadas de maneira consistente e uniforme, formandoum “colchão”. Esse colchão, pela ação controlada docalor, pressão e umidade, adquire a forma definitiva eestável denominada aglomerado. O painel de aglomeradopode ser pintado ou revestido com vários materiais,destacando-se as resinas melamínicas, papéisenvernizáveis e lâminas ou folhas de madeira natural(MATTOS et al., 2008; MACEDO; ROQUE, 1997).O consumo brasileiro de aglomerado/MDP, no período1995–2005, evoluiu de 866 mil m³ para 2.098 mil m³,o que representa um crescimento médio anual de9,3 %, superior à taxa mundial de 4,5 % ( Fig. 1).Fig. 1. Produção e consumo de aglomerado no Brasil versusmil m3 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DEPAINÉIS DE MADEIRA, 2008).Matéria-primaA matéria-prima utilizada na confecção dos painéis foicedida pela empresa Ervateira Barão Ltda., e eraconstituída de palitos de erva-mate. Inicialmente, ospalitos foram moídos em moinho de facas e passadospor peneiras com aberturas de 0,35 mm e 0,25 mm.Foram utilizados dois tamanhos de partículas naconfecção dos painéis, o primeiro tamanhocorresponde ao pó que ficou retido na peneira de0,35 mm, ou seja, tamanho de partículas maiores doque 0,35 mm. O segundo tamanho corresponde ao póque passou pela peneira de 0,35 mm e ficou retido napeneira de abertura 0,25 mm, isto é, partículas comtamanho entre 0,35 mm e 0,25 mm.A resina utilizada foi Cascamite PB 5070 (Hexion),resina à base de uréia-formaldeído, com teor de sólidosde 65-67 %.O teor de resina utilizado na mistura foi de 20 %, combase na quantidade total de palitos moídos e no teorde sólidos presentes na resina. Este valor foideterminado após testes de homogeneização e curados palitos moídos com a resina. A quantidade desulfato de amônia ((NH4)2SO4), utilizado comocatalisador, foi de 2 %, com base na quantidade deresina. Para ser utilizado, foi necessário que ocatalisador fosse diluído em água antes de misturá-locom a resina, o que foi feito considerando-se umasolução com concentração final de 24 %.Tratamento prévio das fibrasAs amostras de palitos de erva-mate moídas foramutilizadas sem tratamento e também com doistratamentos químicos distintos para avaliar suainfluência na hidrofobicidade das fibras à resina.O primeiro tratamento consistiu na lavagem das fibrascom uma solução 10 % de NaOH; a mistura foimantida sob agitação por 30 minutos, seguida deenxágüe em água destilada até pH neutro. No segundotratamento, as fibras foram extraídas com umamistura de solventes (etanol e ciclohexano) naproporção de 50:50, num extrator do tipo Soxhlet,durante 24 horas. Após os tratamentos químicos, asfibras foram secas em estufa e utilizadas da mesmaforma que as fibras sem tratamento.Adição de resina e catalisadorPrimeiramente, fez-se a diluição da resina em água eposteriormente a adição do catalisador até completadissolução. Esta solução foi então adicionada às fibrasmanualmente, fazendo-se passar a mistura em umapeneira para melhor homogeneização do material.Compósitos produzidosOs seguintes painéis foram confeccionados nestetrabalho:T1: Partículas maiores que 0,35 mm e partículas entre0,35 mm e 0,25 mm (na proporção de 70:30).T2: Partículas maiores que 0,35 mm e partículas entre0,35 mm e 0,25 mm na proporção de 70:30, sendoque as partículas de 0,35 mm foram previamentetratadas com NaOH.050010001500200025001995 2000 2005Mil m3produção consumo3Utilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéis de AglomeradoT3: O corpo de prova foi confeccionado com trêscamadas, sendo as duas camadas externaspreenchidas com partículas maiores que 0,35 mm epartículas entre 0,35 mm e 0,25mm na proporção de70:30, e a camada interna somente de partículasmaiores de 0,35 mm.T4: Partículas maiores que 0,35 mm extraídas comciclohexano/etanol na porporção 50:50, durante 24 horas.T5: Para efeito de comparação, foram cortadas ecaracterizadas amostras de um painel de aglomeradocomercial.PrensagemAs misturas de fibra e resina foram prensadas a frio,utilizando um molde simples em aço e madeiradesenvolvido no Laboratório de Tecnologia da Madeirada Embrapa Florestas, como mostrado na Fig. 2. Apósa prensagem, todo o conjunto – material e molde –foram levados à estufa durante 12 horas, àtemperatura de 100 °C para cura da resina.Obtiveram-se assim painéis com dimensões nominaisde 150 mm x 100 mm x 15 mm.Fig. 2. Molde em aço e madeira para prensagem dos painéisde aglomerado.Os painéis obtidos foram posteriormente cortados como auxílio de uma serra fita, no tamanho de 2,0 cm x2,0 cm para a realização dos testes de inchamento eabsorção de água.Teste de inchamento e absorção de águaOs testes de inchamento e absorção de água foramrealizados em triplicata, de acordo com a norma ASTMD1037 (ASTM, 1996) para avaliação de propriedadesde painéis de materiais particulados à base de fibras demadeira. Para estes testes, os corpos de prova forammantidos submersos em água, e a avaliação foiefetuada após 2 e 24 horas de imersão.A Fig. 3 mostra um exemplo de painel obtido após aprensagem da mistura e cura da resina em estufa a100 °C por 12 horas. A quantidade de resinanecesária para a formação de um painel semesfacelamento de suas fibras, após alguns testes dehomegeinização e cura, foi acima dos teores usadospelos painéis comerciais de partículas de pínus, que seencontra na faixa de 10 % (ESTADOS UNIDOS,1987). Este fato pode ser explicado pela maiorabsorção da resina pelas fibras dos palitos de erva-mate, inverso ao que ocorre com as partículas depínus. Outra explicação é a ausência de parafina nacomposição produzida no laboratório, que normalmenteé adicionada aos painéis comerciais.Fig. 3. Painel de aglomerado com dimensões 150 mm x100 mm x 15 mm.Na Fig. 4, observa-se o percentual de inchamentoocorrido nas amostras de painéis com palitos de erva-mate e de um painel comercial. O inchamento sempre émaior após 24 horas de imersão para todas as amostrastestadas. Após esse período, a amostra comercialapresentou o maior percentual de inchamento. Todavia,para um período de apenas 2 horas de imersão, o piordesempenho foi do painel T3, seguido do painelcomercial. O melhor desempenho com relação àestabilidade dimensional foi do painel T2.4 Utilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéis de AglomeradoT1 T2 T3 T4 T5020406080100% Absorção de ÁguaTratamentos 2 horas 24 horasA estabilidade dimensional foi maior no painel feitocom palitos tratados com álcali (T2) do que naquelesem tratamento prévio das fibras (T1). A fabricação depainel com três camadas (P3), com as de menorgranulometria na parte externa, não resultou emaumento de estabilidade dimensional.Na Fig. 5 são mostradas as percentagens de absorçãode água com 2 e 24 horas de imersão das amostrasem água. O painel comercial teve sempre o melhordesempenho. Dentre os painéis feitos a partir depalitos de erva-mate, as absorções de água forammuito próximas para as amostras T2 e T3,aproximadamente 58 % (24 h) e 48 % (2 h),respectivamenmte.Fig. 5. Percentagem de absorção de água de amostras depainéis fabricados com palitos de erva-mate (ver a composiçãodos compósitos T1 a T4 no texto) e painel comercial de pínus(T5) para dois tempos de imersão (2 e 24 horas).Os resultados apontaram que os painéis produzidos apartir de palitos de erva-mate possuem maiorestabilidade dimensional que o painel comercial feito departículas de pínus, e, de maneira inversa, absorvemmais água que o painel comercial. Isto sugere que aabsorção de água pelo palito de erva-mate nãocontribui para seu inchamento na mesma proporçãoque a partícula de pínus.Outra característica do painel feito com palito de erva-mate é apresentar uma menor acomodação das fibrasem comparação com as partículas do pínus. Assim, nosespaços vazios entre as fibras do painel de palitos deerva-mate pode ocorrer maior absorção de água queno painel comercial de partículas de pínus. Em outraspalavras, a razão de compactação do painel comercialT1 T2 T3 T4 T502468101214% InchamentoTratamentos 2 horas 24 horasFig. 4. Percentagem de inchamento de amostras de painéisfabricados com palitos de erva-mate (ver a composição doscompósitos T1 a T4 no texto) e painel comercial de pínus (T5)para dois tempos de imersão (2 e 24 horas).de pínus é superior à dos painéis de palito de erva-mate. Dessa forma, a liberação das tensões residuaiscom a absorção de água no painel comercial é maiorque no caso dos painéis de palito de erva-mate.O painel fabricado com três camadas apresentoumenor absorção de água, comparado aos painéis feitoscom palitos de erva-mate, entretanto, sofreu maiorinchamento que os demais.O painel T4 fabricado com palitos de erva-mate, queforam submetidos à extração com solvente orgânico,apresentou maior absorção de água. Isto deve ter sidoem conseqüência da extração ter retirado substânciashidrofóbicas, como graxas e outros extrativos, dasfibras.A absorção de água foi ligeiramente menor no painelfeito com palitos tratados com álcali (T2) do quenaquele sem tratamento (T1). O tratamento com álcalidos palitos causou uma melhora nas característicasdos painéis com relação à estabilidade dimensional e àabsorção de água.A Fig. 6 apresenta fotos de partículas de pínus e depalitos de erva-mate obtidas em microscopia ópticacom aumento de 50 vezes. Observa-se que asdimensões das partículas de pínus usadas nafabricação do painel comercial são maiores que as daspartículas de palitos de erva-mate. Este fato corroborapara que a razão de compactação do painel comercialde pínus ser superior à dos painéis de palito de erva-5Utilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéis de Aglomerado   A B Fig. 6. Imagem de microscopia óptica de partículas de: A) pínus do painel comercial e B) palitos deerva-mate. Aumento 50X.ConclusõesO resíduo de palitos de erva-mate apresentou potencialpara utilização na produção de painéis reconstituídos.ReferênciasAMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTMD1037-96a:  standard test methods for evaluating propertiesof wood-base fiber and particle panel materials. WestConshohocken, 1996.ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DE PAINÉIS DEMADEIRA.  ABIPA: [home page]. Disponível em: <http://www.abipa.org.br/>. Acesso em: 14 nov. 2008.ESMELINDRO, M. A.; TONIAZZO, G.; WACZUK, A.; DARIVA,C.; OLIVEIRA, D. de. Caracterização físico-química da erva-mate: influência das etapas do processamento industrial.Ciência e Tecnologia de Alimentos, v. 22, n. 2, p. 193-204,2002.ESTADOS UNIDOS. Departament of Agriculture. ForestService. Forest Products Laboratory. Wood handbook: wood asan engineering material. Washington, 1987. 466 p. (USDA.Agric. handbook, 72).mate. Por outro lado, se os palitos de erva-matetivessem dimensões maiores, dificultaria sua utilizaçãona fabricação de painéis, já que segundo estudosanteriores, o tamanho e geometria das partículasinfluenciam nas propriedades físicas dos painéis, comoabsorção de umidade, e afetaria as dimensões finais etambém suas características de superfície (HASELEINet al., 2002; LEE et al., 2006).O teor de resina uréia-formaldeído usado na fabricaçãode painéis de palitos de erva-mate (20 %) é maior quenos painéis comerciais de pínus.Os painéis de palitos apresentaram maior estabilidadedimensional e maior absorção de água que o painelcomercial de pínus testado.O tratamento do palito de erva-mate com álcaliresultou em painéis com melhores propriedades deinchamento e absorção de água, quando comparadosàqueles sem tratamento prévio.Posteriormente, serão realizados testes para avaliar aspropriedades mecânicas dos painéis produzidos compalitos de erva-mate.GONÇALVES, M.; GUERREIRO, M. C.; BIANCHI, M. L.;OLIVEIRA, L. C. A.; PEREIRA, E. I.; DALLAGO, R. M. Produ-ção de carvão a partir de resíduo de erva-mate para a remoçãode contaminantes orgânicos de meio aquoso. Ciência eAgrotecnologia, v. 31, n. 5, p. 1386-1391, 2007.HASELEIN, C. R.; CALEGARI, L.; BARROS, M. V.; HACK, C.;HILLIG, É.; PAULESKI, D. T.; POZZERA, F. Resistênciamecânica e à umidade de painéis aglomerados com partículasde madeiras de diferentes dimensões. Ciência Florestal, v. 12,n. 2, p. 127-134, 2002.INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA.Produção da extração vegetal e da silvicultura 2006. Comuni-cação Social, 11 dez. 2007. Disponível em: <http://www.ibge.gov.br/home/presidencia/noticias/noticia_visualiza.php?id_noticia=1052&id_pagina=1>. Acessoem: 14 nov. 2008.JUVENAL, T. L.; MATTOS, R. L. Painéis de madeirareconstituída. BNDES Setorial, v. 2, p. 1-21, 2002.6 Utilização de Palitos de Erva-Mate na Produção de Painéis de AglomeradoExemplares desta edição podem ser adquiridos na:Embrapa FlorestasEndereço: Estrada da Ribeira Km 111, CP 319Fone / Fax: (0**) 41 3675-5600E-mail: sac@cnpf.embrapa.br1a edição1a impressão (2008): conforme demandaPresidente: Patrícia Póvoa de MattosSecretária-Executiva: Elisabete Marques OaidaMembros: Álvaro Figueredo dos Santos, Dalva Luiz deQueiroz Santana, Edilson Batista de Oliveira, EleniceFritzsons, Jorge Ribaski, José Alfredo Sturion, MariaAugusta Doetzer Rosot, Sérgio AhrensSupervisão editorial: Patrícia Póvoa de MattosRevisão de texto: Mauro Marcelo BertéNormalização bibliográfica: Elizabeth Câmara TrevisanEditoração eletrônica: Mauro Marcelo BertéComitê dePublicaçõesExpedienteComunicadoTécnico, 214CGPE 7440LEE, S.; SHUPE, T. F.; HSE, C. Y. Mechanical and physicalproperties of agro-based fiberboard. Holz als Roh- undWerkstoff, v. 64, p. 74–79, 2006.LOURENÇO, R. S.; MEDRADO, M. J. S.; NIETSCHE, K.;SABATKE FILHO, F. E. Influência da cobertura morta naprodutividade de erva-mate. Boletim de Pesquisa Florestal,Colombo, n. 43, p. 113-122, jul./dez. 2001.MACEDO, A. R.; ROQUE, C. A. L. Painéis de madeira. BNDESSetorial, v. 9, p. 1-14, 1997.MATTOS, R. L.; GONÇALVES, R. M.; CHAGAS, F. B. Painéisde madeira no Brasil: panorama e perspectivas. BNDESSetorial, v. 27, p. 121-156, 2008.

Utilização de palitos de erva-mate na produção de painéis de aglomerado.

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Utilização de palitos de erva-mate na produção de painéis de aglomerado.

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