xi ebramem XI ENCONTRO BRASILEIRO EM MADEIRA E ESTRUTURAS DE MADEIRA LONDRINA –JULHO 2008
CARACTERÍSTICAS TECNOLÓGICAS DA MADEIRA DE PINUS CARIBAEA VAR. HONDURENSIS VISANDO SUA UTILIZAÇÃO EM AMBIENTES INTERIORES Joaquim Carlos Gonçalez1; Newton Jordão Zerbini2; Fernando Nunes Gouveia2; Denizia Gonçalves Macedo2; Jorge D´Ambros2 1- Professor da Universidade de Brasília – Depto Enga Florestal –
[email protected] 2 – Alunos de doutorado - Universidade de Brasília – Depto Enga Florestal RESUMO Este trabalho teve como objetivo caracterizar as propriedades tecnológicas (Densidade, Retratibilidade, Módulo de Elasticidade (MOE), Módulo de Ruptura (MOR), Trabalhabilidade e Colorimetria) da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis com 23 anos de idade, provenientes da região de Catalão (GO), visando sua utilização em ambientes interiores. A madeira de Pinus em estudo apresenta uma densidade básica de 0,47g/cm³, retratibilidades volumétrica, tangencial e radial, respectivamente de 10,08%, 5,73% e 4,27%. A trabalhabilidade da madeira desta espécie a máquinas e equipamentos, assim como sua aceitação a produtos de acabamento (seladora) e lixas são avaliados de boa a excelente. Os parâmetros colorimétricos avaliados pelo sistema CIELAB, 1976 nas faces tangencial e radial podem ser assim apresentados (face tangencial – L*=69,64; a*=5,29; b*=24,34; C=24,96 e h*=77,88; face radial – L*=68,98; a*=5,73; b*=24,74; C=25,16 e h*=76,90). A coordenada b* é determinante na classificação da coloração branca amarelada da madeira desta espécie. Existem diferenças de coloração entre a madeira desdobrada na face tangencial e radial, sendo que o desdobro radial produzirá madeira mais escura. O MOE e o MOR são, respectivamente de 10.772,91 MPa e 99,80 MPa. Além das boas propriedades tecnológicas apresentadas por este material, a pouca presença de nó também ajudou na performance do móvel fabricado. Palavras-chave: madeira, Pinus caribaea, propriedades tecnológicas, ambientes interiores
TECHNOLOGICAL CHARACTERISTICS OF HONDURENSIS WOOD TO BE USED INDOORS
PINUS
CARIBAEA
VAR.
ABSTRACT This study aimed to characterize the technological properties (Density, Shrinkage, Elasticity Modulus (MOE), Rupture Modulus (MOR), workability and colorimetry) of Pinus caribaea var. hondurensis wood, 23 years, from the Catalão (GO) region, to be used indoors. The Pinus wood samples studied presents a basic density of 0.47 g/cm³, volumetric, tangential and radial shrinkage, respectively 10.08%, 5.73% and 4.27%. The workability of this species to machinery and equipment, as well as its acceptance of the products finishing (sealant) and sands are evaluated from good to excellent. The parameters assessed by colorimetric system CIELAB, 1976 on the tangential and radial faces can be considered: tangential face - L*=69.64; a*=5.29; b*=24.34; C=24.96 and h*=77.88; radial face - L*=68.98; a*=5.73; b*=24.74; C=25.16 and h*=76.90. The coordinated b* is determinant to the classification of yellowish white colour of the wood of this species. There are differences in color between the wood sawn in tangential face and in radial face, and the sawn towards radial face produced a darker wood. MOE and MOR are, respectively, 107.729,13 kg/cm² and 991.85 kg/cm². Besides the good technological properties presented by this material, the scarce presence of knot also ensures the quality of manufactured furniture. Key words: Wood, Pinus caribaea, technological properties, indoors use
1. INTRODUÇÃO Diante das restrições impostas ao uso de madeiras maciças nativas várias indústrias moveleiras estão em processo acelerado de migração para a utilização de madeiras de reflorestamentos e/ou painéis de madeiras. O setor industrial madeireiro tem demonstrado um crescimento marcante, sobretudo na utilização cada vez mais intensa de madeiras provenientes de reflorestamentos. As florestas plantadas representam um importante instrumento para a manutenção de ecossistemas naturais, uma vez que áreas florestais manejadas sob a ótica da sustentabilidade, através da utilização de modernas técnicas silviculturais, permitem a produção de grandes volumes de madeira para o abastecimento da indústria florestal. Dentre as espécies alternativas que estão sendo introduzidas para o uso, o Pinus se encontra entre as mais plantadas. É um gênero de rápido crescimento e de boa aparência, com características físicas e mecânicas desejáveis ou passíveis de melhoramento, potencializando-o como fonte de matéria-prima para a indústria de madeira serrada. As espécies de Pinus vêm sendo plantadas em escala comercial no Brasil há mais de 35 anos. A matéria-prima destina-se principalmente para as indústrias de celulose e papel, de madeira serrada e de extração de resina, sendo que os plantios mais extensos se localizam na Região Sul e Sudeste. No mercado atual, a madeira de Pinus constitui uma fonte importante para usos gerais, principalmente para a fabricação de celulose e papel, lâminas e chapas de diversos tipos, madeira serrada para fins estruturais, confecção de embalagens e móveis. Dentre as espécies de Pinus plantadas no Brasil, o Pinus caribeae var. hondurensis se encontra entre as mais cultivadas e a sua madeira tem sido usada para os mais variados fins, desde produção de papel e celulose, compensado, molduras, divisórias, construção civil e fabricação de móveis. Contudo, para o emprego adequado da madeira é necessário se conhecer as suas propriedades tecnológicas. No mercado a madeira é avaliada economicamente de forma diversa, normalmente a cor, a resistência e a estabilidade dimensional são fatores determinantes na avaliação técnica e valoração econômica. As propriedades físicas, colorimétrica e de trabalhabilidade, assim como a propriedade mecânica de flexão estática são de importância fundamental quando se pensa em utilizar a madeira para usos interiores, sobretudo para fabricação de móveis. No que se refere ás propriedades físicas da madeira, a densidade ou massa específica é o critério que melhor se associa com a resistência da madeira e que serve como base de comparação entre as diversas espécies. O conhecimento da estabilidade dimensional (contração e inchamento) irá limitar a aplicação da madeira para os diferentes usos. O termo trabalhabilidade, segundo BURGER; RICHTER (1991), define o grau de facilidade em se processar a madeira com ferramentas manuais e/ou mecânicas. SILVA et al. (1997) afirmaram que a qualidade obtida do processo de usinagem pode ser afetada pela variabilidade da madeira, condições das máquinas, ferramentas de corte e treinamento do operador, devendo todo o processo ser avaliado continuamente. Por outro lado, ao se observar uma madeira, a primeira impressão vem do seu aspecto visual, proveniente, basicamente, da sua cor e desenho, por isso é comum á indicação ou o uso em larga escala de uma determinada espécie, levando-se em conta somente estes parâmetros.
Através destas características, é possível, também, obter a valorização de espécies pouco conhecidas, fazendo analogias com outras espécies já tradicionais, o que pode induzir as pessoas a usarem termos de referência como: “padrão mogno”, “padrão cerejeira”, “padrão sucupira”, entre outras cores (CAMARGOS; GONÇALEZ, 2001). As propriedades mecânicas da madeira irão determinar sua resistência á esforços limitando seu uso em determinado segmento industrial. De acordo com a destinação da madeira, um tipo de esforço tem mais importância que o outro. Sem dúvida, a propriedade flexão estática, em um primeiro momento, traz informações importantes de resistência. Essas informações são importantes para a utilização mais precisa da madeira, pois envolve ao mesmo tempo o comportamento da madeira à compressão, tração e cisalhamento. Assim, o conhecimento das propriedades tecnológicas para determinada espécie de madeira irá definir a sua qualidade e possivelmente indicar os seus usos mais apropriados. Este trabalho teve como objetivo caracterizar as propriedades tecnológicas (densidade, retratibilidade, módulo de elasticidade (MOE), módulo de ruptura (MOR), trabalhabilidade e colorimetria) da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis, visando sua utilização em ambientes interiores, com ênfase par o segmento moveleiro.
2. MATERIAL E MÉTODOS Para o estudo foram utilizadas pranchas de madeira maciça de Pinus caribaea var. hondurensis, procedentes de plantio comercial de 23 anos de idade, da empresa Vale do Rio Grande Reflorestamento Ltda, localizada no município de Catalão, GO. Os corpos de prova para determinação das propriedades físicas e de flexão estática, assim como para colorimetria e trabalhabilidade, foram obtidos a partir de 15 pranchas com dimensões de 2,40m de comprimento por 0,18m de largura por 0,035m de espessura, selecionadas ao acaso em um lote de 150 peças provenientes de 30 árvores. Os ensaios de densidade básica, retratibilidade e colorimetria foram realizados no Laboratório de Produtos Florestais (LPF) do Serviço Florestal Brasileiro (SFB), em Brasília. Os testes de trabalhabilidade foram realizados na Marcenaria da Universidade de Brasília (UnB), onde se aplicou um questionário pratico junto aos marceneiros, para avaliar as dificuldades ou facilidades em se trabalhar com a madeira em estudo. 2.1 Propriedades físicas e mecânicas. Para os ensaios de densidade básica e retratibilidades (tangencial, radial e volumétrica) e coeficiente de anisotropia foram confeccionados corpos-de-prova de dimensões 2 cm x 2 cm x 10 cm, tomando-se como base a norma COPANT 30:1-005. Para a realização do ensaio de flexão estática, utilizou-se a norma COPANT 30:1-006 (1971). Foram testados 10 corpos de prova com dimensões 2x2x30 cm. Determinaram-se os valores de MOE (módulo de elasticidade) e MOR (módulo de ruptura), em condição climatizada (12% de umidade). Os ensaios foram realizados em máquina universal de ensaio INSTRON, modelo 1127, no LPF/SFB.
2.2 Colorimetria Para o estudo da colorimetria foram utilizados três corpos-de-prova de dimensões 2 cm x 2 cm x 30 cm. Em cada corpo-de-prova foram identificadas as faces radial e tangencial. Para cada amostra foram realizadas 25 medidas na face tangencial e 25 na face radial, totalizando 50 medidas por amostra. O número de tomada de medida foi baseado em testes prévios, onde foi realizada a determinação da cor de madeiras, fazendo-se medições de 1 a 10 tomadas de medidas por amostra, onde foi verificado que acima de 10 medições a cor torna-se constante (Gonçalez & Camargos, 2001). Foi utilizado um espectrofotômetro Datacolor Microflash 200d conectado a um microcomputador, com iluminante D65 e ângulo de 10º. Os parâmetros colorimétricos obtidos foram à claridade ou luminosidade (L*) e as coordenadas a* e b*. A saturação da cor (C) e o ângulo de tinta (h*) foram obtidos pelas seguintes equações: C = (a² + b²)1/2
h* = tan-1(b*/a*)
2.3 Trabalhabilidade Para os testes de trabalhabilidade foram avaliadas 10 amostras de madeira de dimensões variadas. Cada amostra foi processada e atribuída uma avaliação por um profissional de marcenaria. O profissional submeteu as amostras ao processamento em serra circular, desengrosso, desempeno, tupia, furadeira de mesa, furadeira manual, formão manual, plaina manual lixa de fita, lixa manual e material de acabamento (seladora). Foi atribuído um conceito, segundo a Tabela 1, quanto ao comportamento da madeira frente aos equipamentos e procedimentos utilizados. Após o processamento das amostras, o profissional atribuiu uma nota (0 – 10) geral para a madeira. Tabela 1 - Avaliação do comportamento da madeira Nota
Desempenho
0–2
Péssimo
2–4
Ruim
4–6
Regular
6–8
Bom
8–9
Muito bom
9 - 10
Excelente
Os dados referentes às propriedades físicas e mecânicas foram comparados com espécies do mesmo gênero. Os valores dos parâmetros colorimétricos foram analisados estatisticamente, utilizando ANOVA e teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade.
3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A Tabela 2 apresenta os valores médios e o desvio padrão das propriedades físicas e mecânicas da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis.
Tabela 2 - Valores médios das propriedades físicas e mecânicas da madeira de Pinus caribaea comparada com outras espécies. Espécies
MPa MOE
Retratibilidade(%) Tg Ra Vol
Tg/Ra
MOR
0,47
5,73
4,27
10,08
1,26
99,80
10.772,91
0,41
5,68
3,90
9,80
1,45
55,50
7.322,70
0,41
6,50
4,40
10,9
1,47
55,60
5.956,00
0,43
6,49
5,42
12,11
1,22
-
Densidade Básica (g/cm³) Pinus Caribaea Pinus elliottii(s) Pinus taeda(s) Pinus Patula (m)
-
Tg – Tangencial; Ra – Radial ; Vol – Volumétrica; Tg/Ra – Coeficiente de anisotropia; MOR – Modulo de ruptura (12% umidade); MOE – Modulo de elasticidade (12% de umidade). (s) SANTINI (2000); (m) MARQUES (2000).
Observando-se a Tabela 2, verifica-se que a madeira de Pinus caribaea estudada apresenta uma densidade básica média de 0,47 g/cm³. Bonduelle (2002) sugere que espécies do gênero Pinus encontrados no Brasil têm densidade básica entre 0,40 g/cm³ a 0,50 g/cm³. Os valores médios de retratibilidades tangencial, radial e volumétrica da madeira de Pinus estudada foram, respectivamente, 5,73%, 4,27% e 10,08%. Estes valores de retratibilidades são esperados para o gênero Pinus. O coeficiente de anisotropia encontrado para esta espécie pode ser considerado baixo (1,26), mostrando que esta madeira não deverá trazer maiores problemas quando utilizada no segmento industrial, isto é, deverá apresentar estabilidade não devendo “trabalhar”. Esta propriedade é de grande interesse para o segmento industrial que utiliza a madeira em usos interiores, como lambri, móveis, divisórias, etc. Comparando-se com outras espécies do gênero (Tabela 2), verifica-se uma proximidade das propriedades físicas da madeira de Pinus caribaea com as demais espécies. As diferenças aparentes existentes podem ser atribuídas, principalmente, aos fatores sítios e idades. O MOR (99,80 MPa) e o MOE (10.772,91 MPa) apresentados pela madeira de Pinus caribaea da pesquisa mostram-se superiores aos encontrados por Santini (2000), Tabela 2. A densidade básica mais elevada da madeira desta espécie contribui para explicar os maiores valores de MOR e MOE. A Tabela 3 apresenta os valores médios dos parâmetros colorimétricos (L*, a*, b*, C e h*) da madeira de Pinus caribaeae var. hondurensis e de outras espécies tomadas para comparação. Os parâmetros colorimétricos permitem caracterizar a cor da madeira de uma determinada espécie.
Tabela 3. Valores médios dos parâmetros colorimétricos (L*, a*, b*, C e h*) da madeira de P. caribaea var. hondurensis comparados com outras espécies. Parâmetros colorimétricos Espécies P. caribaea Ipê
1
Mogno
1
L*
a*
b*
C
h*
69,29
5,33
24,54
25,06
77,39
39,00
10,00
16,00
18,90
58,00
52,10
14,60
28,70
32,10
63,10
3,30
21,80
22,10
81,40
Pau 84,10 marfim1 1 – Gonçalez et al. (2001).
A cor da madeira de Pinus caribaea var hondurensis é caracterizada pela claridade (L* = 69,29), pelas coordenadas a* (5,33) e b* (24,54), além do ângulo de tinta (h*=77,39) e saturação (C = 25,06). Segundo a classificação proposta por Camargos (1999), esta madeira é de coloração branca amarelada. A coordenada b* (pigmentação amarela) é a principal responsável pela formação da cor desta madeira. Entretanto a pigmentação vermelha (coordenada a*) se faz presente influenciando a composição da coloração da espécie. O ângulo de tinta (h*) confirma a maior proximidade do eixo amarelo, evidenciando a importância desta coordenada. Comparando com outras espécies madeireiras (tabela 2), verifica-se a particularidade da cor da espécie estudada. Segundo ainda a classificação de Camargos (1999) esta madeira é de coloração clara, pois possui valor de L* maior que 54. A madeira desta espécie tem uma maior proximidade com a madeira pau marfim. Assim, o seu uso em ambientes interiores poderá agregar valor dando uma opção interessante para a indústria. Acrescenta-se ainda como um ponto favorável para este tipo de utilização, a menor presença de nó na madeira da espécie proveniente desta região. Os parâmetros colorimétricos da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis para as faces tangencial e radial são apresentados na Tabela 4. Tabela 4 – Valores médios, das faces, dos parâmetros colorimétricos da espécie Pinus caribaea var. hondurensis. Faces L*
Parâmetros colorimétricos a* b* C
h*
Tangencial
69,64a
5,29a
24,34a
24,96a
77,88a
Radial
68,89b
5,73b
24,64a
25,16a
76,90b
Os valores seguidos pela mesma letra, na mesma coluna, não diferem significativamente entre si ao nível de 5% de probabilidade pelo teste Turkey.
Analisando os valores médios obtidos dos parâmetros colorimétricos (L*, a*, b*, C e h*), verificou-se que existem diferenças significativas entre as duas faces da madeira a 5% de probabilidade pelo teste de Tukey, exceto para as variáveis b* e C. Verifica-se que a face radial é mais escura (L* é menor) que a tangencial. A coordenada a* (pigmento vermelho para este caso) é a principal responsável pela coloração mais escura desta face, pois apresenta valor superior ao da face tangencial. O ângulo de tinta (h*) colabora para explicar este fato, apresentando valor inferior para a face. Isso permite o industrial optar durante o desdobro da madeira desta espécie em obter peças mais clara ou mais escura, de acordo com a solicitação de mercado. O estudo de trabalhabilidade da madeira acrescenta importantes informações sob o ponto de vista prático da espécie, permitindo ao usuário da madeira um melhor aproveitamento da mesma perante equipamentos, máquinas e produtos de acabamento. Considerando os equipamentos utilizados para esta pesquisa, a madeira de Pinus caribaea var. hondurensis apresenta excelente comportamento na serra circular, tupia, furadeira de mesa e lixa de fita. É uma madeira é fácil de lixar, não “arrepiando” suas fibras. A madeira ao ser submetida ao desengrosso, desempeno, furadeira, formão e plaina manual, obtiveram conceito bom. A madeira recebeu bem estes equipamentos, não desgastando facilmente o fio de corte destas ferramentas. Durante a execução destes trabalhos, verificou-se que a grande quantidade de serragem produzida era de cheiro agradável. O resíduo desta indústria na forma de serragem poderia ser utilizado, além de energia, para baias de cavalos em hípicas, adubos, etc. Esta madeira recebeu bem seladora, sendo que duas demãos se mostram suficientes para um bom acabamento. A presença de resina, quando a madeira não está bem seca, poderá dificultar um pouco este tipo de acabamento. De uma forma geral, a madeira desta espécie obteve uma nota entre 8,5 a 9,0 quanto a sua trabalhabilidade.
4. CONCLUSÃO As propriedades físicas da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis, assemelham-se as demais do gênero Pinus. O seu baixo coeficiente de anisotropia incentiva o uso da espécie no segmento de madeira serrada. A propriedade de flexão estática (MOR e MOE) é um ponto positivo desta madeira que mostra boa resistência mecânica. A madeira é de coloração branca amarelada, caracterizada principalmente pela coordenada b* e pelo parâmetro h*. Possui a madeira da face radial mais escura que da tangencial. O industrial poderá optar na fase de desdobro da tora, em função da coloração mais clara ou mais escura, qual o sentido do desdobro que lhe é conveniente. O bom comportamento da madeira quanto a sua usinabilidade também potencializa sua utilização como madeira serrada. O conjunto das propriedades tecnológicas apresentadas por esta espécie pode recomendá-la para utilização no segmento moveleiro e outros usos em interiores.
5. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
BONDUELLE A; CENI A. Usinagem de Pinus. Esforços e potência. Revista da Madeira, Curitiba, Edição Especial. P. 144-147. 2002.
BURGER, L.M.; RICHTER, H.G. Anatomia da madeira. São Paulo: Nobel, 154p., 1991. CARMARGOS, J. A. A; GONÇALEZ, J. C. A colorimetria aplicada como instrumento na elaboração de uma tabela de cores de madeira. Brasil Florestal, Ano XX, Nº 71, setembro de 2001. p. 30-41. GONÇALEZ, J. C.; JANIN, G.; SANTORO, A. C. S.; COSTA, A. F. da; VALLE, A. T. do. Colorimetria quantitativa: uma técnica objetiva de determinar a cor da madeira. Brasil Florestal, Ano XX - Nº 72, novembro de 2001. p. 47-58. MARQUES , M. H. B. Efeito da secagem e do tratamento preservativo nas propriedades das madeiras de marupá (Simarouba amara Aubl.) e pinus (Pinus patula tecunumanni E. & JP Perry). Dissertação de Mestrado. UnB, Brasília. 2000. SANTINI, E. J ; HASLEIN, C. R. ; GATTO, D. Análise comparativa das propriedades físicas e mecânicas de três coníferas de floresta plantada. Ciência Florestal, Santa Maria RS, v. 10 n.1, p 85-93. 2000. SILVA, J.R.M. et al. Análise quali-quantitativa da usinagem da madeira de Eucalyptus grandis Hill ex- Maiden. In: Conference on silviculture and improvement of eucalypts, Salvador. Anais. Salvador: IUFRO, 1997, p. 32-35.
