sábado, 23 de julho de 2011

Composito com Madeira–USP Inovação

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RESPOSTA TÉCNICA
Título
Compósito com madeira
Resumo
Informação compósitos não convencionas feitos com madeira.
Palavras-chave
Compósitos; madeira; compósitos
Assunto
Fabricação de madeira laminada e de chapas de madeira compensada, prensada e aglomerada.
Demanda
Quero fabricar compósitos não convencionais feitos com madeira e gostaria de saber quais
materiais utilizar como: aglutinantes, mas não quero utilizar resinas tradicionais.
Solução apresentada
Segue, abaixo uma pesquisa que utilizou materiais reciclados para a produção de compósitos
plástico-madeira ou WPC (wood-plastic composites). A madeira utilizada na forma de pó e a
serragem foram misturadas ao polietileno de baixa densidade - PEBD reciclado em uma extrusora
monorrosca de 75 mm de diâmetro. Foram testadas formulações com 10%, 20%, 40% e 50% (em
peso) de madeira. O teor de umidade inicial da madeira foi de 5,16% para o pó e 7,32% para a
serragem. O conjunto de temperaturas da extrusora variou de 135ºC a 150ºC. Os resultados
mostraram que a produção dos compósitos foi possível para as formulações com até 20% de
madeira. Palavras-chave: compósitos plástico-madeira, WPC, resíduos de madeira, reciclagem de
autoria de Fábio Minoru Yamaji e Arnaud Bonduelle:
INTRODUÇÃO
No setor madeireiro, a grande quantidade de resíduos gerados sempre foi motivo para
preocupações. Dentre esses, o pó da lixa e a serragem merecem especial atenção por serem
materiais de baixa densidade, exigindo maior espaço para a estocagem, além de serem materiais
altamente combustíveis. Atualmente, cada vez mais os resíduos vêm despertando o interesse de
pesquisadores e empresários, principalmente para verificar as possibilidades de reutilização desses
materiais.
Uma das alternativas para os resíduos da indústria madeireira é a utilização na produção de
compósito plástico-madeira. O compósito plástico-madeira ou WPC (wood- plastic composites) está
se tornando o material mais importante dentro do processo da reciclagem.
Uma definição bem simples para o compósito plástico-madeira é dada por Koenig e Sypkens
(2002). Segundo os autores, o compósito plástico-madeira é uma mistura de pó de madeira com
algum tipo de resina plástica.
O uso dos compósitos plástico-madeira está crescendo rapidamente. Isso se deve às vantagens
desse produto em relação à madeira, como não rachar, não empenar e exigir pouca ou nenhuma
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Koenig e Sypkens (2002) apresentam alguns pontos básicos para o processamento dos compósitos
plástico-madeira:
a) sempre manter as temperaturas do processo o mais baixo possível. Temperaturas abaixo de
200ºC são recomendadas para evitar a degradação da madeira. Sempre permitir adequada
saída de gases. A umidade resultante do processo de extrusão precisa ter uma saída da
extrusora; b) quanto mais uniforme a mistura, menor poderá ser a temperatura do processo; c)
extrusoras com rosca dupla são mais adequadas à mistura do que extrusoras com rosca
simples.
b) quanto mais uniforme a mistura, menor poderá ser a temperatura do processo;
c) extrusoras com rosca dupla são mais adequadas à mistura do que extrusoras com rosca
simples.
Koenig e Sypkens (2002) afirmam que as pesquisas com os compósitos plástico-madeira estão
buscando formulações para conseguir cada vez mais uma maior proximidade estética com a
madeira.
De acordo com Stark (2001), os compósitos plástico-madeira estão sendo examinados também
para aplicações estruturais e em usos externos em condições adversas.
Devido à incompatibilidade da madeira, material polar, com as poliolefinas (PP, PE), materiais
apolares, é necessário promover a adesão na interface plástico-madeira no compósito para que o
produto apresente boas propriedades mecânicas. Em geral é utilizado um compatibilizante
polimérico para fazer a modificação superficial da madeira (fibra) ou da matriz plástica para
efetivamente haver um reforço da matriz polimérica.
Conforme avança as pesquisas, melhora a performance dos compósitos plástico-madeira. No futuro
deverá ser desenvolvido um produto que atenda a funções estruturais (English, 2002.
METODOLOGIA
Materiais
As matérias-primas utilizadas neste estudo para a produção de compósitos plástico-madeira foram
madeira e plástico reciclados. Não foi empregado nenhum tipo de aditivo.
A madeira utilizada nos testes foi os resíduos gerados por uma indústria de compensados
localizada na região de Curitiba-PR. A indústria processa apenas folhosas oriundas da região Norte
do Brasil. As espécies mais utilizadas são a copaíba (Copaifera sp) e a a mescla (Protium
heptaphyllum). A densidade das espécies varia entre 0,60 e 0,7 g/cm3. Os resíduos utilizados
foram o pó da lixadeira - calibradora e a serragem da esquadrejadeira. Esses materiais já passaram
por um processo de produção e apresentam um teor de umidade menor que 8%, que pode ser
considerado um valor baixo para a madeira. Assim sendo, os resíduos foram utilizados na produção
dos compósitos sem nenhum processo de secagem.
O polímero utilizado foi o polietileno de baixa densidade (PEBD) reciclado. O material foi fornecido
pela Indústria Roguiplast. A empresa trabalha com reciclagem e produção de tubos e mangueiras
de polietileno de baixa densidade (PEBD).
Os testes para a produção dos compósitos plástico-madeira foram realizados nas Indústrias
Roguiplast, localizada no município de Bauru-SP. Para o processamento foram utilizados os
equipamentos convencionais de uma recuperadora de plástico, sem nenhum tipo de modificação
nos equipamentos.
Embora Koenig e Sypkens (2002) recomendem o uso da extrusora de rosca dupla para o
processamento dos compósitos plástico-madeira, a extrusora utilizada neste estudo foi do tipo
monorrosca, por ser o equipamento mais comumente encontrado nas indústrias de plástico. A
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extrusora utilizada foi to tipo monorrosca de 75 mm, sem sistema de degasagem.
Para a produção dos compósitos plástico-madeira foram programadas 4 formulações para cada um
dos dois tipos de resíduo (pó e serragem), resultando num total de 8 formulações (ver tabela 1).
Tabela 1: Formulações programadas
Formulações % em peso
Pó (lixadeira) + PEBD Serragem + PEBD
1 10 90 10 90
2 20 80 20 80
3 40 60 40 60
4 50 50 50 50
Fonte: http://calvados.c3sl.ufpr.br/ojs2/index.php/floresta/article/viewFile/2375/1984
Cada formulação (madeira + PEBD) foi preparada e misturada previamente para, então, ser
colocada na extrusora. O ajuste da extrusora para processar os compósitos plástico-madeira foi
feito nas mesmas condições utilizadas pela empresa para processar o PEBD (polietileno de baixa
densidade) sem nenhum tipo de mistura (100% plástico). O ajuste das temperaturas nas cinco
zonas de aquecimento ficou entre 135ºC e 150ºC. A temperatura da água para resfriamento do
espaguete era de 20ºC.
Sugere-se a leitura da pesquisa onde há informações adicionais não citadas nesta RT.
FORNECEDOR DO PÓ DE MADEIRA:
Braskem
Avenida das Nações Unidas, 4777
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São Paulo - SP
Telefone: (11) 3443-9999
Site: <http://www.braskem.com.br/site/portal_braskem/pt/home/home.aspx>
Conclusões e recomendações
De acordo com o Professor Hélio Wiebeck, da Universidade de São Paulo, pode-se preparar um
produto de madeira com resíduos de plástico iniciando-se com uma formulação básica para testes
até que se obtenha uma formulação de acordo com os objetivos a que se destina, com qualidade e
garantia de bom atendimento.
Segue abaixo uma formulação:
Matéria-prima Percentual
Farinha de Madeira 30%
Polipropileno 70%
O Professor Hélio explica que o processo:
- Por meio de extrusora, trabalha o grão;
- em seguida prensa ou injeta, de acordo com o produto idealizado.
É importante ressaltar que o processo de desenvolvimento de produtos requer os conhecimentos e
a participação de um engenheiro da área, laboratórios para testes e matérias-primas de qualidade
comprovada.
Fontes consultadas
UTILIZAÇÃO DA SERRAGEM NA PRODUÇÃO DE COMPÓSITOS PLÁSTICO-MADEIRA
YAMAJI, F. M.; Bonduelle, A.
WIEBECK, H. Prof. Dr. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, USP.
Telefone: (11) 3091-2221.
Elaborado por
Magda das Graças Costa
Nome da Instituição respondente
USP/DT (Agência USP de Inovação / Disque-Tecnologia)
Data de finalização
13 ago 2007

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