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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.74.2023.tde-19022024-110119
Document
Author
Full name
Jefferson Bezerra Bezerra
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Pirassununga, 2023
Supervisor
Committee
Fiorelli, Juliano (President)
Dias, Matheus Cordazzo
Scatolino, Mário Vanoli
Campos, Cristiane Inacio de
Carvalho, Rosemary Aparecida de
Title in Portuguese
Painel aglomerado de Tachigali vulgaris oriundo de plantio de floresta homogênea da região amazônica
Keywords in Portuguese
Anatomia da madeira
Painel aglomerado
Resina poliuretana a base de mamona
Taxi-branco
Ureia-formaldeído
Abstract in Portuguese
O taxi-branco (Tachigali vulgaris) é uma espécie pioneira de rápido crescimento com ampla distribuição geográfica na América do Sul desde a bacia Amazônica até o cerrado do Brasil central. Sua madeira tem sido amplamente utilizada para fins energéticos (carvão e lenha) por ser abundante e possuir um elevado poder calorífico (cerca de 4500 kcal/kg). Entretanto, a produção de painéis aglomerados para esta espécie permanece inexplorada. Painéis aglomerados são produzidos com partículas aglomerada com resina e consolidada pela ação conjunta de temperatura e pressão. Estes painéis poderiam ser uma solução econômica viável para o uso racional e sustentável desta espécie florestal, pois apresentam maior valor agregado e podem ser utilizados para fabricação de núcleos de portas, móveis, fins comerciais, industriais e suporte de carga. O objetivo deste trabalho foi correlacionar as propriedades físicas, químicas e anatômicas da madeira de taxi-branco ao desempenho físico e mecânico de aglomerados de baixa/média densidade, produzidos com resinas ureia-formaldeído (UF) e poliuretana à base de óleo de mamona (PU-mamona), sob condições de intemperismo normal e acelerado. Foi determinada a densidade básica da madeira e os teores de extrativos totais, lignina, holocelulose e cinzas da madeira de 9 anos. O pH dos extrativos solúveis em água foi medido verificar o grau de acidez. Foi realizada a macroscopia e microscopia da madeira nas direções transversal, radial e tangencial e dos elementos celulares (fibras libriformes, raios, vasos). O desempenho físico-mecânico dos painéis pelos ensaios de flexão estática, tração perpendicular, inchamento em espessura (IE), absorção de água (AA), densitometria de raios-x (DR-X), microscopia eletrônica de varredura (MEV) antes e após o intemperismo acelerado (IA). Os resultados foram comparados as normativas ANSI A208.1 (2016), ISO 16893 (2016) e NBR 14810-2 (2018). Foram determinados a densidade básica (525 kg/m3), extrativos totais (4,2%), lignina (23,87%), holocelulose (76,36%), cinzas (0,68%) e pH (5,5-5,8). A madeira é semi-porosa, tem raios unisseriados e vaso com pontoações intervasculares e placa de perfuração simples. Os valores de módulo de ruptura (MOR), módulo de elasticidade (MOE) e adesão interna (AI) dos painéis de UF foram inferiores ao de PU-mamona. Os menores valores de IE do painel de PU-mamona podem ser atribuídos à sua menor afinidade à água. A menor resistência à umidade explica a maior AA dos painéis de UF. A DR-X revelou zonas de menor densidade nos painéis de UF devido ao desprendimento de partículas da superfície. O MEV confirmou degradação menos severa após o IA para os painéis de PU-mamona. Os painéis de baixa densidade de UF não atenderam a nenhuma normativa. Enquanto que os painéis de PU-mamona de baixa densidade atenderam à ANSI A208.1 para uso em núcleo de portas. Embora com a ausência dos valores de AI o painel de média densidade com 13% PU-mamona possivelmente atenderiam a normativa para uso comercial (não estrutural). Estes resultados positivos são indicativos de que as propriedades mecânicas dos painéis podem ser melhoradas pela modificação das variáveis de processamento. A produção de painéis aglomerados de taxi-branco pode então trazer avanços para utilização de biomassa florestal de plantio de florestais homogêneas.
Title in English
Particleboards of Tachigali vulgaris from homogeneous forest planting in the Amazon region
Keywords in English
Castor bean-based polyurethane resin
Chipboard
Taxi-white
Urea-formaldehyde
Wood anatomy
Abstract in English
The taxi-branco (Tachigali vulgaris) is a fast-growing pioneer species with a wide geographical distribution in South America from the Amazon basin to the cerrado of central Brazil. Its wood has been widely used for energy purposes (charcoal and firewood) because it is abundant and has a high calorific value (around 4500 kcal/kg). However, the production of particleboard for this species remains unexplored. Agglomerated panels are produced with particles agglomerated with resin and consolidated by the combined action of temperature and pressure. These panels could be a viable economic solution for the rational and sustainable use of this forest species, as they have greater added value and can be used to manufacture door cores, furniture, commercial and industrial purposes and load-bearing. The aim of this study was to correlate the physical, chemical and anatomical properties of taxi-branco wood with the physical and mechanical performance of low/medium density chipboards produced with urea-formaldehyde resins (UF) and castor oil-based polyurethane (PU-mamona), under normal and accelerated weathering conditions. The basic density of the wood and the total extractives, lignin, holocellulose and ash content of the 9-year-old wood were determined. The pH of the water-soluble extractives was measured to check the degree of acidity. Macroscopy and microscopy were carried out on the wood in the transverse, radial and tangential directions and on the cellular elements (fibers, rays, vessels). The physical-mechanical performance of the panels was tested using static bending, perpendicular traction, swelling in thickness (IE), water absorption (AA), X-ray densitometry (X-RD), scanning electron microscopy (SEM) before and after accelerated weathering (AI). The results were compared to the ANSI A208.1 (2016), ISO 16893 (2016) and NBR 14810-2 (2018) standards. The basic density (525 kg/m3), total extractives (4.2%), lignin (23.87%), holocellulose (76.36%), ash (0.68%) and pH (5.5-5.8) were determined. The wood is semi-porous, has uniseriate rays and vessels with intervascular dots and a simple perforation plate. The modulus of rupture (MOR), modulus of elasticity (MOE) and internal adhesion (AI) values of the UF panels were lower than those of the PU-mamona. The lower IE values of the PU-mamona panel can be attributed to its lower affinity to water. The lower resistance to humidity explains the higher AA of UF panels. X-RD revealed areas of lower density in UF panels due to the detachment of particles from the surface. SEM confirmed less severe degradation after IA for PU-mamona panels. The low-density UF panels did not meet any standards. While the low-density castor bean PU panels complied with ANSI A208.1 for use in door cores. Despite the absence of IA values, the medium-density panel with 13% PU-mamona could possibly meet the standards for commercial (non-structural) use. These positive results indicate that the mechanical properties of the panels can be improved by modifying the processing variables. The production of agglomerated taxi-white panels could therefore bring advances in the use of forest biomass from homogeneous forest plantations.
 
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Publishing Date
2024-02-19
 
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