Propriedades físico-mecânicas de painéis de Fibras de Média Densidade (MDF) produzidos com resinas convencionais e modificadas com tanino de Acácia Negra

Abstract

Atualmente, as indústrias de painéis de madeira se encontram em franca expansão no Brasil e no mundo, com destaque as que produzem painéis de fibras de média densidade (MDF). Desta forma, é de extrema importância o desenvolvimento de pesquisas que direcionem o uso sustentável e racional dos recursos florestais e de novas tecnologias que otimizem a performance das resinas empregadas na fabricação destes painéis. O tanino, sendo um recurso de origem vegetal, surge como uma alternativa viável para produção de resinas e colagem de diferentes tipos de painéis de madeira. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a viabilidade técnica de utilização da resina uréia-formaldeído modificada com diferentes proporções de tanino da casca de acácia negra e o efeito da incorporação de parafina sobre as propriedades dos painéis MDF, bem como propor o uso da técnica de infravermelho próximo (NIR) para predição das propriedades mecânicas dos painéis. Para o desenvolvimento deste estudo foram utilizadas as resinas convencionais melamina-uréia-formaldeído (MUF), uréia-formaldeído (UF), tanino-formaldeído (TF) e a modificação da resina UF através da adição de tanino nas seguintes proporções (UF:Tanino): 90:10; 80:20; 70:30 e 60:40. Os painéis MDF foram produzidos com fibras de Pinus taeda, densidade nominal de 0,70 g/cm3, 8% de sólido resinoso, adição de 1% e 2% de parafina e utilizando os seguintes parâmetros de prensagem: temperatura de 195°C, pressão específica de 40 kgf/cm2 e tempo de 8 minutos. O plano experimental foi constituído por 11 tratamentos, perfazendo um total de 33 MDF produzidos. Os painéis foram caracterizados a partir da determinação dos seguintes ensaios físicos e mecânicos: densidade aparente, perfil de densidade, absorção de água e inchamento em espessura (em 2 e 24 horas), resistência à tração perpendicular (RTP), resistência ao arrancamento de parafuso (topo e superfície) e flexão estática (módulo de ruptura – MOR e módulo de elasticidade – MOE), baseados nas normas EN e NBR. A última etapa de desenvolvimento desta pesquisa foi caracterizada pelo uso da técnica de infravermelho próximo (NIR), onde os valores das propriedades (MOR, MOE e RTP) dos painéis MDF foram correlacionados com os espectros de NIR através da regressão dos mínimos quadrados parciais (PLS). Em relação às propriedades físicas e mecânicas dos painéis MDF avaliados, os resultados se mostraram satisfatórios para os tratamentos em que a resina UF foi modificada com até 30% de tanino, em alguns casos, o comportamento das resinas modificadas foi semelhante à resina MUF, de uso intermediário. Entretanto, a incorporação de 2% de parafina reduziu significativamente às propriedades mecânicas dos painéis. De modo geral, os painéis MDF produzidos com as resinas modificadas, apresentaram baixa resistência à umidade, sendo indicados para ambientes internos. O uso da técnica de NIR associada à regressão por PLS, empregando o alisamento como pré- tratamento, mostrou-se promissora para predição das propriedades mecânicas dos painéis MDF.

urrently, industries of wood panels are booming in Brazil and abroad, especially those producing medium density fiberboards (MDF). Thus, it is extremely important research developments that direct the rational and sustainable use of forest resources and new technologies that optimize the performance of the resins used in manufacturing of these panels. The tannin, being a feature of plant, arises as a viable alternative for production resins and bonding different types of wood panels. In this context, this study aimed to evaluate the technical feasibility of using urea- formaldehyde resin modified with different proportions of tannin from the bark of black wattle and the effect of paraffin on the properties of MDF panels, as well as proposing the use of technique of near infrared (NIR) to predict the mechanical properties of panels. To develop this study it was used the conventional resins melamine-urea-formaldehyde (MUF), urea-formaldehyde (UF), tannin-formaldehyde (TF) and the resin modified by the addition of tannin in the following proportions (UF:Tannin): 90:10, 80:20, 70:30 and 60:40. The MDF panels were produced with fibers of Pinus taeda, target density of 0.70 g/cm3, resin content of 8%, the addition of 1% and 2% paraffin and using the following pressing parameters: temperature of 195°C, specific pressure of 40 kgf/cm2 and time of 8 minutes. The experimental plan consisted of 11 treatments, a total of 33 MDF were produced. The panels have been characterized with the following physical and mechanical tests: density, density profile, water absorption and thickness swelling (on 2 and 24 hours), internal bond (IB), screw holding strength (top and surface) and bending strength (modulus of rupture - MOR and modulus of elasticity - MOE), based on EN and NBR standards. The last step of this research was characterized by the use of the technique of near infrared (NIR), where the values of properties (MOR, MOE and IB) of MDF panels were correlated with the NIR spectra by partial least squares regression (PLS). Regarding the physical and mechanical properties of MDF panels evaluated, the results were satisfactory for the treatments in which the UF resin was modified with up to 30% of tannin, in some cases, the behavior of modified resins were similar to MUF resin, that of intermediate use. However, the incorporation of 2% paraffin significantly reduced the mechanical properties of the panels. In general, the MDF panels produced with the modified resins showed low resistance to moisture and were indicated for indoors use. The use of NIR technique associated with the PLS regression, using the smoothing as pretreatment, has shown promise for predicting the mechanical properties of MDF panels.