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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo...

Date post: 10-Nov-2020
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS FACULDADE DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL COMPÓSITOS POLIMÉRICOS COM RESÍDUO DE AÇAÍ PARA MITIGAÇÃO DE EFEITOS TÉRMICOS COMO ESTRATÉGIAS ECO-ALTERNATIVAS EM HABITAÇÕES NA AMAZÔNIA ANDREZZA DE MELO BARBOSA MANAUS 2016
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Page 1: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL

COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA

MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS

ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA

ANDREZZA DE MELO BARBOSA

MANAUS

2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL

ANDREZZA DE MELO BARBOSA

COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA

MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS

ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA

Orientadora Profordf Drordf Virginia Mansanares Giacon

Co-orientadora Profordf Drordf Lucieta Guerreiro Martorano

MANAUS

2016

Dissertaccedilatildeo apresentada ao

Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em

Engenharia Civil da Universidade

Federal do Amazonas como

requisito parcial para a obtenccedilatildeo

do tiacutetulo de Mestra em Engenharia

Civil aacuterea de concentraccedilatildeo em

Materiais e Componentes de

Construccedilatildeo

Agrave minha amada famiacutelia

Ao meu amor por tudo

Aos meus queridos amigos

A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo

E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo

Dedico

A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e

aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim

Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado

Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM

pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria

Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas

orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse

professora Meu muito obrigada

Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a

matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional

que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora

Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos

momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz

tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs

Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em

inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que

partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica

Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o

desenvolvimento desta pesquisa

E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de

mestrado

Agradeccedilo

Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo

-Autor desconhecido-

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

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90

ANEXO

91

92

Page 2: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

FACULDADE DE TECNOLOGIA

PROGRAMA DE POacuteS-GRADUACcedilAtildeO EM ENGENHARIA CIVIL

ANDREZZA DE MELO BARBOSA

COMPOacuteSITOS POLIMEacuteRICOS COM RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute PARA

MITIGACcedilAtildeO DE EFEITOS TEacuteRMICOS COMO ESTRATEacuteGIAS

ECO-ALTERNATIVAS EM HABITACcedilOtildeES NA AMAZOcircNIA

Orientadora Profordf Drordf Virginia Mansanares Giacon

Co-orientadora Profordf Drordf Lucieta Guerreiro Martorano

MANAUS

2016

Dissertaccedilatildeo apresentada ao

Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em

Engenharia Civil da Universidade

Federal do Amazonas como

requisito parcial para a obtenccedilatildeo

do tiacutetulo de Mestra em Engenharia

Civil aacuterea de concentraccedilatildeo em

Materiais e Componentes de

Construccedilatildeo

Agrave minha amada famiacutelia

Ao meu amor por tudo

Aos meus queridos amigos

A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo

E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo

Dedico

A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e

aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim

Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado

Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM

pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria

Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas

orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse

professora Meu muito obrigada

Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a

matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional

que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora

Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos

momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz

tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs

Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em

inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que

partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica

Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o

desenvolvimento desta pesquisa

E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de

mestrado

Agradeccedilo

Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo

-Autor desconhecido-

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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90

ANEXO

91

92

Page 3: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

Agrave minha amada famiacutelia

Ao meu amor por tudo

Aos meus queridos amigos

A todos os professores desde os primeiros que contribuiacuteram para minha formaccedilatildeo

E agrave comunidade cientiacutefica que possa desfrutar desta pequena contribuiccedilatildeo

Dedico

A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e

aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim

Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado

Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM

pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria

Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas

orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse

professora Meu muito obrigada

Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a

matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional

que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora

Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos

momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz

tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs

Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em

inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que

partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica

Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o

desenvolvimento desta pesquisa

E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de

mestrado

Agradeccedilo

Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo

-Autor desconhecido-

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

REFEREcircNCIAS

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de

edificaccedilotildees Parte 3 Zoneamento bioclimaacutetico brasileiro e diretrizes construtivas para

habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio 3 ed Rio de Janeiro ABNT

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ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15316 Paineacuteis de fibras de meacutedia

densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2015 78 p

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florestal no Estado de Satildeo Paulo Beleacutem Imazon 2002 72p

SOUZA D O NASCIMENTO M G ALVALAacute R C dos S Influecircncia do crescimento

urbano sobre o microclima de Manaus e Beleacutem Um estudo observacional Revista Brasileira

de Geografia Fiacutesica V 08 N 04 (2015) 1109-1124

SPINACEacute M A S JANEIRO L G BERNARDINO F C GROSSI T A DE PAOLI

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Campinas v 21 n 3 p168-174 jan 2011 DOI httpdxdoiorg101590S0104-

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SURIANI M J ALI A KHALINA A SAPUAN S M ABDULLAH S Detection of

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Extractives-of-Wood-and- Pulp-Test-Method-T-204-cm-07aspxgt Acesso em 17 nov 2016

TAPPI T 211 om-02 Ash in wood pulp paper and paperboard combustion at 525ordmC

2002 5p Disponiacutevel em lthttpcnrncsu eduwpsanalyticaldocumentsT211PDFgt Acesso

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TAPPI T222 om-02 Acid-insolub lignin in wood and pulp 2002 5p Disponiacutevel

emlthttpwwwtappiorgcontentSARG T222pdfgt Acesso em 17 nov 2016

UN-HABITAT World cities report 2016 Urbanization and development ndash Emerging

futures 2016 Disponiacutevel em httpunhabitatorgbooksworld-cities-report Acesso em 19

out 2016

VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de

partiacuteculas de Eucalyptus grandis confeccionados com adiccedilatildeo de casca de aveia Satildeo

Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)

VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia

Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use

of amazon vegetable fibers waste and woods for the production of polymeric composites In

LAHR Francisco Antonio Rocco SAVASTANO JUNIOR Holmer FIORELLI Juliano

(Org) Non-conventional Building Materials based on agro-industrial wastes Bauru

Tiliform 2015 p 313-328 Disponiacutevel em

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WRAY C AKBARI H The effects of roof reflectance on air temperatures surrounding a

rooftop condensing unit Energy and Buildings v40 p11-28 2008

WILLFOumlR S M SMEDS A I HOLMBOMA B R Chromatographic analysis of lignans

Journal of Chromatography A v1112 p64-77 2006 DOI

httpdxdoiorg101016jchroma200511054

YAN Libo KASAL Bohumil HUANG Liang A review of recent research on the use of

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composites in civil engineering Composites Part B Engineering Volume 92 1 May 2016

Pages 94ndash132 httpdxdoiorg101016jcompositesb201602002

ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e

polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011

ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das

Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo

de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo

de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI

httpdxdoiorg1015900104-14281594

90

ANEXO

91

92

Page 4: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

A Deus pela oportunidade onde posso estudar e ajudar ao proacuteximo com o que aprendi e

aprendo a cada dia Este eacute um dos conceitos fundamentais de valorizar a vida para mim

Agrave Universidade Federal do Amazonas pela oportunidade de ingresso no mestrado

Ao Programa de Poacutes-graduaccedilatildeo em Engenharia civil da Faculdade de tecnologia da UFAM

pelo apoio ao ensino e aprendizagem nesta trajetoacuteria

Agrave professora Virgiacutenia Giacon pelo acolhimento desde o iniacutecio deste caminho bem como suas

orientaccedilotildees e subsiacutedios os quais foram fundamentais para que este trabalho se concretizasse

professora Meu muito obrigada

Agrave minha co-orientadora Lucieta Martorano verdadeira ldquomatildee cientiacuteficardquo que me estende a

matildeo indistintamente e que nunca desistiu de lutar por seus ideais e seus alunos A profissional

que sou e o ser humano que me tornei existem porque a tenho como mentora

Aos teacutecnicos dos laboratoacuterios especialmente Rosinaldo por todo o apoio e ajuda nos

momentos de duacutevidas e incertezas processuais Acrescento ainda os caros Diego e Beatriz

tambeacutem de extremo valor para este trabalho Gratidatildeo a vocecircs

Aos parceiros cientiacuteficos que dividiram as salas de aula comigo e que me ajudaram em

inuacutemeros momentos muito obrigada Fabriacutecio Viviane Gleicyanne e os demais que

partilharam desta construccedilatildeo cientiacutefica

Agrave CAPES pela concessatildeo da bolsa de mestrado que permitiu o aporto financeiro para o

desenvolvimento desta pesquisa

E a todos que contribuiacuteram direta ou indiretamente para a obtenccedilatildeo deste trabalho de

mestrado

Agradeccedilo

Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo

-Autor desconhecido-

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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90

ANEXO

91

92

Page 5: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

Vocecirc natildeo sabe o quanto eacute forte ateacute que essa seja a sua uacutenica opccedilatildeo

-Autor desconhecido-

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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90

ANEXO

91

92

Page 6: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

RESUMO

A capital do Amazonas estaacute situada em uma zona bioclimaacutetica cuja ventilaccedilatildeo cruzada e uso

de condicionador de ar satildeo estrateacutegias necessaacuterias para se atingir a zona de conforto Em

Manaus o desconforto teacutermico oriundo de altas temperaturas e da umidade relativa do ar estaacute

presente na maior parte do ano Ao avaliar aacutereas urbanas construiacutedas em termos de envoltoacuteria

do edifiacutecio a cobertura costuma ser uma das principais responsaacuteveis pelo ganho de cargas

teacutermicas necessitando de estrateacutegias de projeto que contemplem elementos capazes de

atenuar o calor Em adiccedilatildeo a esses atenuantes teacutermicos apresenta-se como oportunidade de

negoacutecio na construccedilatildeo civil estrateacutegias eco-alternativas a partir de resiacuteduos agroindustriais

com potencial de uso como material sustentaacutevel a exemplo dos caroccedilos de accedilaiacute que satildeo

descartados em cidades como Beleacutem e Manaus O objetivo neste trabalho foi avaliar

compoacutesitos polimeacutericos com resina bicomponente agrave base de oacuteleo de mamona e reforccedilados

com partiacuteculas de caroccedilo do accedilaiacute para mitigaccedilatildeo de efeitos teacutermicos em habitaccedilotildees na

Amazocircnia Para a realizaccedilatildeo desta pesquisa foram levantados dados de oferta de resiacuteduos e

posterior coleta de materiais em mini-beneficiadoras para a realizaccedilatildeo das caracterizaccedilotildees

fiacutesicas morfoloacutegicas e quiacutemicas nos caroccedilos triturados aleacutem de fiacutesicas mecacircnicas e

termograacuteficas nos compoacutesitos Os resultados evidenciaram que somente em 2015 foram

produzidas mais de 13 mil toneladas de accedilaiacute no Amazonas sendo que o caroccedilo representa

cerca de 80 do fruto descartado como lixo Pesquisas apontam que o resiacuteduo orgacircnico de

accedilaiacute natildeo possui valor agregado sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para

produccedilatildeo de adubo O processamento para produccedilatildeo das placas iniciou-se com a secagem dos

caroccedilos tratamento em estufa para posterior trituraccedilatildeo em moinho de facas e peneiramento

em 5 tipos de peneiras para testes de granulometria Os compoacutesitos foram produzidos com

base em um delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) variando-se as

porcentagens de resina 10 125 e 15 Deste modo obteve-se 5 tipos de placas

denominadas Grossa 15 Grossa 10 Misturadas 125 Meacutedia 15 e Meacutedia 10 Placas

ou paineacuteis do tipo Grossa 15 apresentaram melhores resultados de inchamento e absorccedilatildeo

de aacutegua itens importantes em relaccedilatildeo agraves variaccedilotildees dimensionais dos paineacuteis Os resultados

termograacuteficos tambeacutem apontaram esse tipo de placa como a mais indicada para o uso em

forros devido agrave sua caracteriacutestica refletiva e seu potencial para o conforto teacutermico Esses

resultados indicam ainda que as placas possuem alto potencial de uso sustentaacutevel por conter

mateacuteria prima de fontes renovaacuteveis como no caso da mamona para a resina e do caroccedilo de

accedilaiacute como reforccedilo mitigando a ldquopegada de lixordquo ambiental do accedilaiacute bem como do preacute-

poliacutemero que eacute utilizado somente em 75 da composiccedilatildeo da placa Conclui-se que as placas

podem apresentar um benefiacutecio ambiental mitigando resiacuteduos e promovendo conforto

teacutermico em habitaccedilotildees aleacutem de apontar novos elementos de valoraccedilatildeo para o accedilaiacute integrando

conhecimentos da construccedilatildeo civil arquitetura e agrometeorologia em consonacircncia com

poliacuteticas puacuteblicas de cidades sustentaacuteveis na Amazocircnia

Palavras-chave Atenuador de calor Placas de Fontes Renovaacuteveis caroccedilo de palmeira

Termografia infravermelho Construccedilotildees Sustentaacuteveis

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

REFEREcircNCIAS

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meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de

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habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio 3 ed Rio de Janeiro ABNT

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UN-HABITAT World cities report 2016 Urbanization and development ndash Emerging

futures 2016 Disponiacutevel em httpunhabitatorgbooksworld-cities-report Acesso em 19

out 2016

VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de

partiacuteculas de Eucalyptus grandis confeccionados com adiccedilatildeo de casca de aveia Satildeo

Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)

VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia

Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use

of amazon vegetable fibers waste and woods for the production of polymeric composites In

LAHR Francisco Antonio Rocco SAVASTANO JUNIOR Holmer FIORELLI Juliano

(Org) Non-conventional Building Materials based on agro-industrial wastes Bauru

Tiliform 2015 p 313-328 Disponiacutevel em

httpwwwuspbrconstrambiarquivosdownloadNon-conventional Building

Materials_ebookpdf Acesso em 16 mar 2016

89

WRAY C AKBARI H The effects of roof reflectance on air temperatures surrounding a

rooftop condensing unit Energy and Buildings v40 p11-28 2008

WILLFOumlR S M SMEDS A I HOLMBOMA B R Chromatographic analysis of lignans

Journal of Chromatography A v1112 p64-77 2006 DOI

httpdxdoiorg101016jchroma200511054

YAN Libo KASAL Bohumil HUANG Liang A review of recent research on the use of

cellulosic fibres their fibre fabric reinforced cementitious geo-polymer and polymer

composites in civil engineering Composites Part B Engineering Volume 92 1 May 2016

Pages 94ndash132 httpdxdoiorg101016jcompositesb201602002

ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e

polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011

ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das

Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo

de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo

de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI

httpdxdoiorg1015900104-14281594

90

ANEXO

91

92

Page 7: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

ABSTRACT

Amazonas state capital is located in a bioclimatic zone where cross ventilation and the use of

air conditioning are necessary strategies for achieving the desired comfort In Manaus

thermal discomfort originated from high temperatures and relative air humidity is present for

most of the year When assessing urban built-up areas in terms of external coating the

buildings roof is often one of the main responsible for the thermal load gain requiring design

strategies which support elements capable of attenuating heat In addition to these thermal

mitigators the bulk of agroindustrial waste is presented as a business opportunity for the

construction industry as a sustainable material with the accedilaiacute stone as an example which is

discarded in cities as Beleacutem and Manaus The present work is aimed at testing polymeric

composites from castor oil based bicomponent resin reinforced with accedilaiacute stone particulates for

mitigating the thermal effects on Amazon households In order to perform this work waste

supply data was surveyed and posterior collection of material in small processing companies

was performed for characterizing the composites physical morphological and thermal

properties The results demonstrated that only in 2015 more than 13000 tons of accedilaiacute were

produced in the Amazonas state and its stone represents about 80 percent of the fruit being

disposed as waste Research indicates that the organic residue from accedilaiacute does not have high

added value being often allocated for firing in ovens or for composting The sheet production

process began with drying of the stones oven treatment for posterior milling in a cutting mill

and sieving in five screen types for grain size tests The composites were produced according

to an experimental design with a central point taking into account 3 resin amounts 10 125

and 15 This way 5 types of sheets were obtained denominated Thick 15 Thick 10

Mixed 1 2 and 3 125 Medium 15 and Medium 10 Thick 15 type sheets provided

better swelling and water absorption results important items with regard to the panels

dimensional variations The thermography results also pointed this type of sheet as the most

suitable for use in ceiling headliners and partitions due to its potential for thermal comfort

These results indicate that the sheets possess a high potential for sustainable use since they

contain raw products from renewable sources as in the case of castor for the resin and the

accedilaiacute stone for the reinforcement mitigating the accedilaiacute environmental waste footprint as well as

the one for the prepolymer which accounts for only 75 of the sheet composition The

conclusion is that the sheets provide an important environmental benefit mitigating residues

and promoting thermal comfort in housing as well as indicating new valuation elements for

accedilaiacute integrating knowledge from Civil Construction Architecture and Agrometeorology in

accord with the public policies for sustainable cities in the Amazon

Keywords Thermal comfort Renewable materials Acai waste Infrared thermography

Sustainable Buildings

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

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Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use

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90

ANEXO

91

92

Page 8: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

LISTA DE FIGURA

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto 18

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees 21

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material 25

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1) 26

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa 27

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo 27

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler 28

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade 29

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos 30

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina 31

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose 32

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas 32

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa 36

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute 36

Figura 15 - Etapas de processamento das placas 37

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento 38

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento 38

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos 40

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida 41

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado 41

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso 42

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio 42

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

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90

ANEXO

91

92

Page 9: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados 44

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM 44

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute 49

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares 50

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute 51

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b) 54

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b) 55

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b) 58

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b) 58

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b) 59

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d) 60

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810 61

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina () 62

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo 64

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos 66

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina 66

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina () 67

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash 68

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

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polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011

ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das

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de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo

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90

ANEXO

91

92

Page 10: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa 68

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10 69

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15 71

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10 72

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125 73

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15 74

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10 75

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

REFEREcircNCIAS

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de

edificaccedilotildees Parte 3 Zoneamento bioclimaacutetico brasileiro e diretrizes construtivas para

habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p

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VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de

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Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)

VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia

Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use

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Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo

de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo

de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI

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90

ANEXO

91

92

Page 11: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 19

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

26

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g 34

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute 34

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas 35

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute 46

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 47

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais 47

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 53

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas 54

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas 54

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo 57

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas 57

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas 57

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona 61

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna 62

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso 63

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie 64

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo 64

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho 67

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

REFEREcircNCIAS

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meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio Rio de Janeiro ABNT 2002 32 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 15220 Desempenho teacutermico de

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habitaccedilotildees unifamiliares de interesse social Rio de Janeiro ABNT 2003 23 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 3 Meacutetodos de ensaio RJ ABNT 2006 51 p

ABNT - Associaccedilatildeo brasileira de normas teacutecnicas NBR 14810 Paineacuteis de partiacuteculas de

meacutedia densidade Parte 2 Requisitos e meacutetodos de ensaio 3 ed Rio de Janeiro ABNT

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UN-HABITAT World cities report 2016 Urbanization and development ndash Emerging

futures 2016 Disponiacutevel em httpunhabitatorgbooksworld-cities-report Acesso em 19

out 2016

VARANDA Luciano Donizeti Produccedilatildeo e avaliaccedilatildeo do desempenho de paineacuteis de

partiacuteculas de Eucalyptus grandis confeccionados com adiccedilatildeo de casca de aveia Satildeo

Carlos USP 2012 156 Dissertaccedilatildeo (Mestrado em Ciecircncia e Engenharia de Materiais)

VASCONCELOS Raimundo Pereira de MELO FILHO Joatildeo de Almeida SANTOS Flaacutevia

Regina Silva dos QUIRINO Magnoacutelia Grangero MARQUES Maria Gorett dos Santos Use

of amazon vegetable fibers waste and woods for the production of polymeric composites In

LAHR Francisco Antonio Rocco SAVASTANO JUNIOR Holmer FIORELLI Juliano

(Org) Non-conventional Building Materials based on agro-industrial wastes Bauru

Tiliform 2015 p 313-328 Disponiacutevel em

httpwwwuspbrconstrambiarquivosdownloadNon-conventional Building

Materials_ebookpdf Acesso em 16 mar 2016

89

WRAY C AKBARI H The effects of roof reflectance on air temperatures surrounding a

rooftop condensing unit Energy and Buildings v40 p11-28 2008

WILLFOumlR S M SMEDS A I HOLMBOMA B R Chromatographic analysis of lignans

Journal of Chromatography A v1112 p64-77 2006 DOI

httpdxdoiorg101016jchroma200511054

YAN Libo KASAL Bohumil HUANG Liang A review of recent research on the use of

cellulosic fibres their fibre fabric reinforced cementitious geo-polymer and polymer

composites in civil engineering Composites Part B Engineering Volume 92 1 May 2016

Pages 94ndash132 httpdxdoiorg101016jcompositesb201602002

ZANUNCIO A J V COLODETTE J L Teores de lignina e aacutecidos urocircnicos na madeira e

polpa celuloacutesica de Eucalipto Revista Aacutervore Viccedilosa-MG v35 n2 p341-347 2011

ZAU M D L VASCONCELOS R P de GIACON V M LAHR F A R Avaliaccedilatildeo das

Propriedades Quiacutemica Fiacutesica e Mecacircnica de Paineacuteis Aglomerados Produzidos com Resiacuteduo

de Madeira da Amazocircnia - Cumaru (Dipteryx Odorata) e Resina Poliuretana agrave Base de Oacuteleo

de Mamona Poliacutemeros Satildeo Carlos v 24 n 6 p726-732 jun 2014 DOI

httpdxdoiorg1015900104-14281594

90

ANEXO

91

92

Page 12: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT ndash Associaccedilatildeo Brasileira de Normas Teacutecnicas

COPPE UFRJ - Instituto Alberto Luiz Coimbra de Poacutes-Graduaccedilatildeo e Pesquisa de

Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro

EDX - Espectrocircmetro de Fluorescecircncia de Raios X por Energia Dispersiva

EMB ndash EuroMDFBoard

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatiacutestica

IDAM - Instituto de Desenvolvimento Agropecuaacuterio e Florestal Sustentaacutevel do Estado do

Amazonas

IMAZON - Instituto do Homem e Meio Ambiente da Amazocircnia

INPA - Instituto Nacional de Pesquisas da Amazocircnia

IPCC - Intergovernmental Panel on Climate Change

MDF - Medium Density Fiberboard

MDP - Medium Density Particleboard

OSB - Oriented Strand Board

PNRS - Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos

PU - Poliuretano

SEBRAE - Serviccedilo Brasileiro de Apoio agraves Micro e Pequenas Empresas

TAPPI ndash Technical Association of the Pulp and Paper Industry

TG - Termogravimetria

UF - Ureia Formaldeiacutedo

UFAM - Universidade federal do Amazonas

USP - Universidade de Satildeo Paulo

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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90

ANEXO

91

92

Page 13: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

SUMAacuteRIO

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO 15

11 OBJETIVO GERAL 16

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS 17

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS 17

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA 18

21 O ACcedilAIacute 18

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia 18

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil 19

22 COMPOacuteSITOS 20

23 ADESIVOS - RESINAS 21

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF) 21

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona 21

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS 22

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS 23

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS 25

31 MATERIAIS 25

32 MEacuteTODOS 25

321 Processamento 27

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos 28

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos 33

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos 33

3232 Produccedilatildeo das placas 35

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos 38

3241 Ensaio de Inchamento 38

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo 39

325 Anaacutelise estatiacutestica 45

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES 46

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute 46

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas 46

412 Teor de umidade () 46

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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90

ANEXO

91

92

Page 14: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica 47

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV 48

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira 50

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS 53

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica 53

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica 61

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR) 65

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona 70

5 - CONCLUSOtildeES 76

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS 77

REFEREcircNCIAS 78

ANEXO 90

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

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90

ANEXO

91

92

Page 15: UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS · 2017. 2. 8. · açaí não possui valor agregado, sendo geralmente destinado para a queima em fornos ou para produção de adubo. O processamento

15

1 ndash INTRODUCcedilAtildeO

O accedilaiacute ocupa posiccedilatildeo de destaque dentre os frutos de maior produccedilatildeo do extrativismo

vegetal natildeo madeireiro no Norte do Brasil ficando atraacutes somente da Castanha-do-Brasil Em

2014 foram produzidas aproximadamente 200 mil toneladas do fruto sendo o estado do Paraacute

responsaacutevel por mais de 50 desta produccedilatildeo seguido pelo Amazonas (336) aleacutem de

Maranhatildeo Acre Amapaacute Rondocircnia e Roraima (IBGE 2014)

Nos uacuteltimos anos o fruto vem ganhando um forte mercado externo sendo absorvido

natildeo soacute enquanto polpa mas tambeacutem atendendo diversos setores como cosmeacuteticos e faacutermacos

atingindo um crescimento anual de 50 em exportaccedilotildees entre 2012 e 2014 ainda que 90

dessas exportaccedilotildees sejam na forma de polpa e suco (SEBRAE 2015a)

Como consequecircncia do crescimento da produccedilatildeo exportaccedilatildeo e consumo do accedilaiacute

intensificou-se o volume de produccedilatildeo de resiacuteduos agroindustriais De acordo com Pereira e

Rodrigues (2013) 80 do fruto correspondem ao caroccedilo e fibras logo considerando-se

somente a produccedilatildeo de 2014 de 200 mil toneladas o lixo gerado foi em torno de 160 mil

toneladas

Em paralelo ao problema da produccedilatildeo de lixo da cadeia de beneficiamento do accedilaiacute o

setor da construccedilatildeo civil brasileira segue a tendecircncia mundial por um planeta sustentaacutevel

investindo em novos materiais de menor impacto ao meio ambiente chamados de eco-

friendly principalmente a partir de documentos como o do Painel Intergovernamental sobre

Mudanccedilas Climaacuteticas - IPCC que alertam sobre os impactos das mudanccedilas climaacuteticas no

planeta (IPCC 2012)

Esta nova demanda por materiais sustentaacuteveis visa mitigar diversos fatores visto que a

construccedilatildeo civil engloba em suas escalas de abrangecircncia impactos observados nos trecircs pilares

da sustentabilidade respondendo ao que tange o aspecto ambiental com altas emissotildees de

gases de efeito estufa bem como consumo de recursos naturais energia e aacutegua aleacutem da

geraccedilatildeo de resiacuteduos (CBCS 2011)

Destacam-se nesse contexto a constante expansatildeo urbana global e o crescimento de

construccedilotildees nas cidades que respondem por 70 das emissotildees de gases de efeito do planeta

(UN-HABITAT 2016) O setor compreende a geraccedilatildeo de resiacuteduos soacutelidos com impactos ao

meio ambiente desde a retirada da mateacuteria prima ateacute o descarte de materiais de maneira

inadequada

16

Estima-se que atualmente a quantidade de resiacuteduos da construccedilatildeo civil no Brasil eacute em

torno de 600 Kghabano-1

em cidades que natildeo satildeo caracterizadas como metroacutepoles

indicando que este valor pode ser ainda maior (CBCS 2014)

Diante da combinaccedilatildeo de necessidades de reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e

reaproveitamento de resiacuteduos para a construccedilatildeo civil diversas pesquisas vem sendo

desenvolvidas para a produccedilatildeo de compoacutesitos com mateacuterias primas de fontes renovaacuteveis

menor custo e igual ou superior propriedades fiacutesicas e mecacircnicas usando fibras naturais e

resiacuteduos agroindustriais contribuindo para o aporte de carbono (PROGRAMA CIDADES

SUSTENTAacuteVEIS 2012 LAHR et al 2015) e subsidiadas por poliacuteticas puacuteblicas a exemplo

da Lei nordm 1230510 que institui a Poliacutetica Nacional de Resiacuteduos Soacutelidos (PNRS)

(BRASILEIRO MATOS 2015)

Na Amazocircnia mais especificamente em Manaus capital do estado do Amazonas a

escolha de materiais a serem usados em edificaccedilotildees deve atentar para mais um fator o padratildeo

climaacutetico da cidade De acordo com Lamberts et al (2014) os projetos arquitetocircnicos devem

analisar natildeo somente os paracircmetros do processo projetual mas tambeacutem os fatores climaacuteticos

envolvidos para conjugar uma arquitetura sustentaacutevel interconectada agrave eficiecircncia energeacutetica e

agrave arquitetura bioclimaacutetica

Em termos de conforto teacutermico e carga teacutermica solar incidente a envoltoacuteria do edifiacutecio

eacute um dos principais elementos de ganho de calor (LOPES 2009) Por envoltoacuteria pode-se

entender as paredes da edificaccedilatildeo e tambeacutem a cobertura (conjunto de telhas forro entreforro

e o aacutetico) que em casas teacuterreas tende a ser a maior aacuterea exposta a insolaccedilatildeo e consequente

aquecimento dos ambientes Para analisar este problema foi definido um objetivo geral e os

respectivos objetivos especiacuteficos conforme descritos a seguir

11 OBJETIVO GERAL

Avaliar o potencial de uso do caroccedilo de accedilaiacute na confecccedilatildeo de paineacuteis particulados eco-

alternativos como estrateacutegia de aumento do conforto teacutermico em edificaccedilotildees na Amazocircnia

17

12 OBJETIVOS ESPECIacuteFICOS

Identificar a menor concentraccedilatildeo de resina bicomponente de mamona para os paineacuteis

particulados atendendo agraves exigecircncias normativas de propriedades fiacutesicas e mecacircnicas

Avaliar as diversas granulometrias dos resiacuteduos de accedilaiacute para indicar aplicaccedilotildees

enquanto paineacuteis particulados para forro ou recomendar outros usos

Avaliar o tipo de estrutura a ser usada na construccedilatildeo dos forros com paineacuteis

particulados produzidos com o resiacuteduo do accedilaiacute e

Testar paineacuteis particulados eco-alternativos com resiacuteduos de accedilaiacute capazes de mitigar a

ldquopegada de lixordquo e atenuar o calor em habitaccedilotildees na Amazocircnia

13 QUESTOtildeES NORTEADORAS

Considerando-se a geraccedilatildeo de resiacuteduos orgacircnicos de accedilaiacute no Amazonas em

consonacircncia com a necessidade do setor da construccedilatildeo civil de novos materiais

sustentaacuteveis e o padratildeo climaacutetico de Manaus tem-se como pergunta problematizadora o

seguinte Compoacutesitos de matriz polimeacuterica bicomponente de mamona com resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute podem servir como proposta de material eco-friendly gerando conforto

teacutermico agraves edificaccedilotildees em clima quente Tambeacutem nesta pesquisa questionou-se

1 Eacute possiacutevel usar na construccedilatildeo civil eco-alternativas de reaproveitamento dos resiacuteduos

de mini-agroinduacutestrias de accedilaiacute da Amazocircnia como mateacuteria prima na produccedilatildeo de

compoacutesitos polimeacutericos usando-se resina bicomponente de mamona

2 Placas produzidas com o caroccedilo do accedilaiacute e natildeo somente com fibras do fruto atendem

as normativas de propriedades fiacutesicas de variaccedilatildeo dimensional

3 Partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute possuem maior estabilidade teacutermica quando combinadas

com as fibras do fruto

4 Propriedades mecacircnicas exigidas pelas normas vigentes satildeo alcanccediladas pelas placas

com partiacuteculas do resiacuteduo do accedilaiacute

5 Placas produzidas com resiacuteduos de accedilaiacute e resina polimeacuterica bicomponente de mamona

conseguem atenuar calor

18

2 - REVISAtildeO BIBLIOGRAacuteFICA

21 O ACcedilAIacute

211 A produccedilatildeo do accedilaiacute na Amazocircnia

O accedilaiacute possui duas principais espeacutecies na Amazocircnia a Euterpe oleracea Mart

predominante no Paraacute e a Euterpe precatoacuteria Mart predominante no Amazonas O accedilaiacute do

Paraacute eacute caracteriacutestico por apresentar vaacuterios estipes por planta (analogicamente seria o caule da

palmeira de accedilaiacute) e que na espeacutecie precatoacuteria possui somente um estipe sendo conhecido

como ldquoaccedilaiacute solitaacuteriordquo (IMAZON SEBRAE 2010)

Segundo o SEBRAE (2015b) de toda a produccedilatildeo nacional os estados do Paraacute e

Amazonas destacam-se com 90 do total produzido sendo que 60 destes satildeo consumidos

no Paraacute 30 nos demais estados e 10 eacute exportado principalmente para os EUA e Japatildeo

Aleacutem disso considerando-se os 20 maiores municiacutepios produtores o maior deles eacute Codajaacutes

municiacutepio do Amazonas sendo a maioria expressiva paraense conforme a figura 1

Figura 1 - Dados de produccedilatildeo de accedilaiacute nos 20 maiores produtores do fruto FONTE Dados do IDAM (2015)

19

Estes valores tendem a aumentar ateacute o ano de 2024 em decorrecircncia das pesquisas de

melhoramento geneacutetico do accedilaiacute que vem sendo desenvolvidas pela Embrapa buscando o

aumento da escala de produccedilatildeo do accedilaiacute principalmente no periacuteodo da chamada entressafra

que vai de janeiro a julho e que corresponde a somente 20 da produccedilatildeo anual como eacute o caso

de receacutem lanccedilado projeto Proacute-Accedilaiacute (EMBRAPA 2016)

Segundo Aguiar e Mendonccedila (2003) os caroccedilos de accedilaiacute da espeacutecie Euterpe precatoacuteria

Mart possuem diacircmetro meacutedio de 115 mm e conforme Pereira e Rodrigues (2013) o caroccedilo

representa 80 do fruto que apoacutes o beneficiamento da polpa transforma-se em resiacuteduo

orgacircnico comumente utilizado para queima em fornerias com baixo valor agregado

Considerando-se esse percentual e a produccedilatildeo de accedilaiacute em toneladas somente entre 2012 e

2015 estima-se que o total de resiacuteduo gerado foi de mais de 30 mil toneladas conforme a

tabela 1 representando um potencial uso para confecccedilatildeo de compoacutesitos

Total por ano 2012 2013 2014 2015 Total Geral

Tonelada 6105 9041 12631 13554 41331

80 (caroccedilo) 4884 7233 10105 10843 33065

Tabela 1 - Estimativa de resiacuteduo de accedilaiacute gerado entre 2012 e 2015 FONTE Dados de produccedilatildeo IDAM (2015)

212 O potencial do accedilaiacute em compoacutesitos para a construccedilatildeo civil

O accedilaiacute ultrapassou as barreiras de consumo alimentiacutecio enquanto polpa possuindo

derivaccedilotildees que atendem por exemplo o mercado norte americano entre bebidas alcooacutelicas e

energeacuteticos Outros setores de mercado tem utilizado o fruto como mateacuteria prima para

produccedilatildeo de cosmeacuteticos e faacutermacos aleacutem do artesanato regional (SEBRAE 2015a)

Todavia ainda que de maneira incipiente estudos de Quirino (2010) e Mesquita

(2013) apontam a viabilidade da confecccedilatildeo de compoacutesitos para a construccedilatildeo civil utilizando-

se as fibras do fruto e atendendo em sua maioria os requisitos estabelecidos pelas normativas

que atestam as caracteriacutesticas fiacutesicas e mecacircnicas de paineacuteis

Contudo considerando-se a grande representatividade do caroccedilo (80) esta pesquisa

buscou aproveitar o maacuteximo possiacutevel do resiacuteduo gerado em busca da reduccedilatildeo da ldquopegada de

lixordquo Daiacute natildeo haver a preacute-seleccedilatildeo de caroccedilos de uma determinada espeacutecie em detrimento de

outra visto que no material do resiacuteduo essa distinccedilatildeo eacute inviaacutevel

20

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute na produccedilatildeo de compoacutesitos para possiacutevel

aplicaccedilatildeo como forro contribui para a reduccedilatildeo dos impactos da construccedilatildeo civil em relaccedilatildeo ao

consumo de madeira cujas 20 principais espeacutecies mais usadas satildeo originaacuterias 100 da

Amazocircnia (IPT 2013) Segundo Sobral et al (2002) estas satildeo utilizadas principalmente em

estruturas de cobertura (50) focircrmas para concreto (33) forros pisos e esquadrias (13) e

casas preacute-fabricadas (4) representando uma significativa contribuiccedilatildeo para accedilotildees de

desflorestamento que natildeo estejam vinculadas ao correto manejo florestal

22 COMPOacuteSITOS

Assim como todos os materiais existentes os compoacutesitos surgiram para atender uma

necessidade humana diante de seus desafios No campo da construccedilatildeo civil estudos apontam

que o primeiro compoacutesito pode ter sido aquele desenvolvido na idade antiga pelos egiacutepcios

em seus papiros e embarcaccedilotildees Callister e Rethwisch (2012) definem que os compoacutesitos satildeo

formados por dois ou mais materiais portanto multifaacutesico gerando um novo material que une

as melhores propriedades daqueles que foram misturados em uma accedilatildeo combinada

Todavia esta combinaccedilatildeo multifaacutesica nada mais eacute que uma analogia a arranjos jaacute

existentes na natureza a exemplo da madeira que eacute constituiacuteda por fibras de celulose

flexiacuteveis e resistentes unidas pela lignina que eacute uma espeacutecie de resina mais riacutegida Em outras

palavras as fibras da madeira satildeo o reforccedilo do compoacutesito e a lignina a matriz do mesmo

caracterizando de modo geral a constituiccedilatildeo de um compoacutesito (reforccedilo + matriz)

(CANEVAROLO JUacuteNIOR 2006)

Os compoacutesitos satildeo divididos em 3 tipos sendo eles reforccedilados com partiacuteculas

reforccedilados com fibras e os estruturais (CALLISTER RETHWISCH 2012) Neste estudo

seraacute desenvolvido o do tipo reforccedilado com partiacuteculas devido ao uso de caroccedilos de accedilaiacute Esta

categoria divide-se ainda em reforccedilados com partiacuteculas grandes e reforccedilados com partiacuteculas

por dispersatildeo (Figura 2) sendo estudado nesse trabalho o de partiacuteculas grandes

A principal caracteriacutestica deste tipo de compoacutesito refere-se ao movimento de

transferecircncia de tensotildees da matriz para as partiacuteculas Vale ressaltar que este aumento no

comportamento mecacircnico do compoacutesito depende de uma forte interaccedilatildeo partiacutecula-matriz

(CALLISTER RETHWISCH 2012) e quanto menor as partiacuteculas com distribuiccedilatildeo

homogecircnea o compoacutesito tende a ser mais eficaz com melhores propriedades mecacircnicas

21

Figura 2 - Diagrama referente aos tipos de compoacutesitos e suas subdivisotildees FONTE Adaptado de Callister e Rethwisch 2012

23 ADESIVOS - RESINAS

Para a produccedilatildeo de compoacutesitos polimeacutericos utilizando as partiacuteculas de resiacuteduo do accedilaiacute

faz-se necessaacuteria a utilizaccedilatildeo de um agente aglomerante Dentre eles destacam-se as resinas

polimeacutericas a exemplo da Ureia-formaldeiacutedo e a poliuretana tambeacutem chamadas de PU

231 Ureia Formaldeiacutedo (UF)

O adesivo Ureiaformaldeido eacute o mais utilizado no mercado e sua origem eacute

petroquiacutemica sendo comumente aplicado como ligante de particulados de madeira Estudos

apontam que a resina foi criada em 1930 e o principal fator de seu amplo uso refere-se ao

baixo custo em relaccedilatildeo agraves demais resinas sinteacuteticas conforme ressalta Varanda (2012)

A resina UF eacute um poliacutemero termorriacutegido ou termofixo portanto possui

trabalhabilidade enquanto sofre influecircncia do aquecimento gerando apoacutes o resfriamento uma

estrutura irreversiacutevel (SILVA 2015) daiacute seu grande uso como adesivo ou cola em paineacuteis

particulados mantendo as superfiacutecies dos materiais que compotildeem os paineacuteis interligadas

Lima (2012) reforccedila que como ponto negativo haacute liberaccedilatildeo de formaldeiacutedo substacircncia

toacutexica ao ser humano quando em contato com a umidade sendo mais indicado em razatildeo

disso como de uso em determinadas situaccedilotildees como componentes de placas ldquosanduiacutechesrdquo ou

seja associadas a outros materiais (IWAKIRI et al 2012b)

232 Resina Poliuretana bicomponente agrave base de mamona

Em meados da deacutecada de 80 seacuteculo XX o Instituo de Quiacutemica da USP desenvolveu a

resina polimeacuterica agrave base de oacuteleo de mamona Seu maior diferencial estaacute na mateacuteria-prima

parcialmente renovaacutevel no que diz respeito ao uso da mamona um produto natural A resina

22

de mamona (Ricinus communis) eacute obtida de uma planta da famiacutelia das Euforbiaacuteceas cuja

maior concentraccedilatildeo estaacute no Nordeste brasileiro com destaque para a Bahia Cearaacute assim

como nas regiotildees de Minas Gerais (CONAB 2016)

A resina eacute denominada bicomponente por ser formada por Poliol e Preacute-poliacutemero

(CHIERICE 1984) O componente Poliol eacute o derivado de oacuteleos vegetais da mamona com

densidade meacutedia de 10 gcm-3

sendo soluacutevel em aacutegua Jaacute o Preacute-poliacutemero eacute um derivado de

Isocianato com coloraccedilatildeo marrom e densidade de cerca de 124 gcm-3

conforme

informaccedilotildees prestadas pela empresa Plural Quiacutemica fabricante da resina (Ver Anexo)

A caracteriacutestica que mais chama atenccedilatildeo na resina aleacutem de sua composiccedilatildeo

parcialmente renovaacutevel refere-se ao seu aspecto isolante agindo como barreira teacutermica em

estudos de subcobertura (LOPES 2009) indicando um forte potencial de uso como matriz

polimeacuterica de compoacutesitos cujo uso destina-se a forro em estudo neste trabalho

24 PAINEacuteIS DE PARTIacuteCULAS

Os paineacuteis de partiacuteculas mais comumente encontrados na literatura satildeo aqueles

produzidos com madeira principalmente os denominados Oriented Strand Board - OSB

Medium Density Fiberboard - MDF e Medium Density Particleboard - MDP Ferro et al

(2015) produziu paineacuteis OSB utilizando madeira de Paricaacute em conjunto com a resina

Poliuretana de mamona alcanccedilando resultados mecacircnicos satisfatoacuterios em atendimento agrave

norma vigente com mistura de 8 de resina

Silva et al (2013a) usou partiacuteculas de Eucalipto e percentual de resina de mamona

tambeacutem de 8 atendendo aos paracircmetros normativos da norma europeia (EuroMDFBoard)

EMBIS21995 em relaccedilatildeo agraves propriedades fiacutesicas dos paineacuteis com exceccedilatildeo da absorccedilatildeo de

aacutegua apoacutes 24 horas A influecircncia da pressatildeo e da temperatura foi analisada por Paes et al

(2011) com a produccedilatildeo de placas com Pinus elliottii e 16 de resina de mamona As

melhores respostas em relaccedilatildeo agraves caracteriacutesticas fiacutesicas das placas ocorreram quando

confeccionadas sob uma pressatildeo de 3 MPa e temperatura de 90 degC

Na Amazocircnia resiacuteduos de processamento de madeiras Cumarurana Cumaru e Amapaacute

foram utilizadas para produccedilatildeo de paineacuteis variando os percentuais de resina entre 10

125 e 15 sendo os resiacuteduos no caso os particulados o fator significativo com pValor lt

005 (LIMA 2012) Outros tipos de partiacuteculas foram testados na produccedilatildeo de placas com

23

reaproveitamento de materiais comumente descartados pela induacutestria agriacutecola tais como

bagaccedilo da cana de accediluacutecar (FIORELLI et al 2011) casca de arroz (ALONGE et al 2014)

casca de amendoim (BARBIRATO et al 2014) bem como o accedilaiacute (QUIRINO 2010

MESQUITA 2015)

25 CONDICcedilOtildeES CLIMAacuteTICAS EM MANAUS

Manaus localiza-se na Latitude -03deg 06 07 e Longitude -60deg 01 30 posicionada na

chamada linha equatorial que compreende o intervalo de 5deg Norte e 5deg Sul de latitude e que

recebe grande quantidade de incidecircncia solar pertencendo agrave Zona Bioclimaacutetica nordm8

caracterizando-se pelo clima quente e uacutemido (ABNT 15220-3 2003)

A cidade apresenta temperaturas miacutenimas em torno de 233 ordmC com meacutedias de 267 ordmC

e maacuteximas de 314 ordmC sendo o mecircs de agosto o mais quente com temperaturas maacuteximas de

329 ordmC O periacuteodo de maior precipitaccedilatildeo pluvial e umidade relativa do ar ocorre entre

dezembro e maio com meacutedia de chuvas na ordem de 270 mm e 85 de umidade (INMET

2010)

Em 2015 Manaus atingiu o recorde de temperatura em 90 anos com maacutexima de 389

ordmC no dia 21 de setembro nos horaacuterios de 17 e 18 horas e sensaccedilatildeo teacutermica de 393 ordmC

(INMET 2016) Aleacutem do periacuteodo climaacutetico seco outros fenocircmenos de grande e meso escala

contribuem para a variabilidade e intensificaccedilatildeo das altas temperaturas como no caso do El

Nintildeo (MARTORANO et al 1992)

Diante deste padratildeo climaacutetico de altas temperaturas e umidade relativa do ar as

principais soluccedilotildees a serem adotadas nas edificaccedilotildees localizadas em Manaus envolvem o

sombreamento ventilaccedilatildeo uso eficiente de ar condicionado e aplicaccedilatildeo adequada de materiais

opacos e transluacutecidos Estes satildeo responsaacuteveis por absorver grande parte das cargas teacutermicas

incidentes e as cargas envolvidas nas trocas teacutermicas como conduccedilatildeo radiaccedilatildeo e convecccedilatildeo

(FROTA SCHIFFER 2003)

Na aplicaccedilatildeo de compoacutesitos na forma de forros a ventilaccedilatildeo da camada de ar entre a

cobertura e o proacuteprio forro denominado aacutetico eacute essencial para que as cargas de desconforto

sejam retiradas com a ventilaccedilatildeo cruzada aproveitando a geometria da cobertura ou soluccedilotildees

de diferenccedila de pressatildeo para induzir a corrente de ar (CUNHA 2006)

24

Cabe agrave arquitetura e agrave engenharia dentro do desenvolvimento de projetos garantir

soluccedilotildees projetuais que resultem em conforto teacutermico ao usuaacuterio atendendo agraves premissas de

garantia da ventilaccedilatildeo cruzada e sombreamento aleacutem do uso energeticamente eficiente de

condicionadores de ar incluindo ainda o atendimento agrave correta especificaccedilatildeo de materiais

apropriados agraves condiccedilotildees da zona de conforto da regiatildeo (KEELER BURKER 2010)

25

3 - MATERIAIS E MEacuteTODOS

31 MATERIAIS

Os materiais usados para a produccedilatildeo dos compoacutesitos (ou placas) foram o resiacuteduo de

caroccedilo de accedilaiacute e a resina polimeacuterica bicomponente de mamona A resina bicomponente foi

obtida por meio de doaccedilatildeo da empresa Plural Quiacutemica de Satildeo CarlosSP Lecopol F 0911 ndash

Componente derivado vegetal da mamona e Lecopol E0921 ndash Componente Isocianato

aromaacutetico para obtenccedilatildeo de resina de poliuretano (Ver Anexo) e a coleta dos caroccedilos de accedilaiacute

foi realizada em feiras livres de Manaus

Posteriormente houve uma preacute-secagem onde os caroccedilos foram expostos ao sol para

retirada natural da aacutegua em excesso contida nos sacos bem como da proacutepria umidade dos

caroccedilos (Figura 3a) Esse processo inicial durou cerca de 8 horas e em seguida realizou-se um

preacute-peneiramento dos caroccedilos objetivando a retirada de sedimentos e impurezas tais como

talos e folhas (Figura 3b)

Figura 3 ndash Accedilaiacute coletado a) Secagem do accedilaiacute ao sol b) Presenccedila de impurezas no material

32 MEacuteTODOS

O trabalho foi conduzido a partir de um delineamento experimental com ponto central

(2sup2 + 1) Este tipo de delineamento se daacute com treacuteplica no ponto central gerando uma

estimativa interna do erro puro e dos pontos axiais ou tambeacutem chamados de pontos estrela

que definem a aacuterea a ser investigada (BARROS-NETO et al 2001) conforme a figura 4

Os dois fatores estudados no delineamento foram Granulometria (Tyler) e Quantidade

de Resina () As granulometrias e suas respectivas combinaccedilotildees com a quantidade de resina

estatildeo descritas conforme a tabela 2 A partir do delineamento traccedilado as atividades de

(a) (b)

26

planejamento das accedilotildees seguiram 5 etapas conforme ilustrado no diagrama metodoloacutegico da

figura 5

Figura 4 - Desenho esquemaacutetico do delineamento experimental com ponto central (2sup2+1)

Tipo de

Placa Sigla

Granulometria

(Tyler)

Abertura

(mm)

Quantidade

de resina ()

Nomenclatura

adotada

Grossa G 8 e 14 238 e 119 15 G 15

10 G 10

Misturada Mi 8 14 48

100 e 200

238 119

0297 0149 e

0075

125

Mi_125 1

Mi_125 2

Mi_125 3

Meacutedia Md 48 0297 15 Md 15

10 Md 10

Tabela 2 - Identificaccedilatildeo do tipo de placa de acordo com granulometria e quantidade de resina

27

Figura 5 - Diagrama metodoloacutegico para desenvolvimento da pesquisa

321 Processamento

Apoacutes a coleta preacute-secagem e limpeza preliminar os caroccedilos de accedilaiacute foram levados agrave

estufa com temperatura de 100 degC durante 24 horas (LEAtildeO 2011) para a perda de umidade

e do poder germinativo (MORAES et al 2012) Apoacutes a retirada do material da estufa um

novo peneiramento foi realizado visto que ainda existiam impurezas no material

Posteriormente os caroccedilos foram inseridos no moinho de facas (Marconi) (Figura 6a) com

uma massa aproximada de 300 g (Figura 6b) para evitar o travamento das facas e melhor

trituraccedilatildeo do material (Figura 6c) Apoacutes a trituraccedilatildeo o material particulado foi reservado para

separaccedilatildeo de granulometria atraveacutes de jogo de peneiras

Figura 6 - Processo de moagem dos caroccedilos de accedilaiacute no Moinho de Facas a) Visatildeo geral b)

Material no equipamento c) Material moiacutedo

(a) (b) (c)

28

322 Caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos

Para a caracterizaccedilatildeo dos caroccedilos de accedilaiacute realizou-se os ensaios de densidade por

picnometria anaacutelise termogravimeacutetrica teor de umidade microscopias oacutetica e eletrocircnica de

varredura (MEV) e ensaios quiacutemicos

A densidade por Picnometria a gaacutes Heacutelio foi feita no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPEUFRJ com o equipamento picnocircmetro (Micromeritics) onde as medidas foram

realizadas de 3 a 5 ciclos de entrada e saiacuteda de gaacutes Heacutelio penetrando nos poros das amostras

para preencher os seus vazios determinando a densidade real do material em cada um dos 5

tipos de granulometria do caroccedilo de accedilaiacute 8 14 48 100 e 200 Tyler (Figura 7)

Figura 7 - Partiacuteculas de caroccedilos de accedilaiacute usadas no ensaio de densidade por Picnometria a gaacutes

Heacutelio nas granulometrias a) 8 Tyler b) 14 Tyler c) 48 Tyler d) 100 Tyler e) 200 Tyler

O ensaio de Termogravimetria (TG) teve como objetivo observar a degradaccedilatildeo dos

caroccedilos por meio da temperatura Foi utilizado o equipamento Shimadzu modelo SDQ 600

Dois porta-amostras de alumiacutenio foram usados sendo um deles o ldquobrancordquo que serviu como

paracircmetro para verificaccedilatildeo de interferecircncias na amostra e o segundo recebeu a amostra

As medidas foram realizadas a uma taxa de aquecimento de 10 degCmin ateacute 1000 degC

em atmosfera de Nitrogecircnio e a quantidade de material foi de 10mg Vale ressaltar que para

obter melhores resultados a granulometria de partiacutecula usada no ensaio foi a de 200 Tyler

pois com as partiacuteculas menores detecta-se melhor a separaccedilatildeo de reaccedilotildees sobrepostas

ocasionando uma melhor extensatildeo da decomposiccedilatildeo (CANEVAROLO 2006 MOTHEacute

AZEVEDO 2009)

(a) (b) (c) (d) (e)

29

O teor de umidade presente nos caroccedilos moiacutedos foi analisado visto por ser um fator

que pode influenciar diretamente agraves propriedades mecacircnicas dos compoacutesitos conforme Lahr

et al (2016) Utilizou-se um analisador Haloacutegeno de umidade MB 35 (Ohaus) com

temperatura a 100 degC e massa miacutenima de 05g realizando-se o ensaio em todas as amostras

antes da produccedilatildeo dos paineacuteis (Figura 8)

Figura 8 - Analisador Haloacutegeno com amostra de accedilaiacute para mediccedilatildeo de teor de umidade

O ensaio de caracterizaccedilatildeo quiacutemica de teor de lignina celulose e extrativos foi

realizado com a granulometria 48 Tyler Para o teor de extrativos realizou-se o procedimento

de acordo com as diretrizes normativas da TAPPI T204 (TAPPI 1997) onde as partiacuteculas

foram submetidas em uma soluccedilatildeo de etanoltolueno 12 (Figura 9a) por 6 horas para

remoccedilatildeo dos extrativos soluacuteveis em solventes orgacircnicos Em seguida houve uma nova

imersatildeo de 4 horas em soluccedilatildeo de etanol (Figura 9b) que foi filtrada usando-se um funil de

Buchner (Figura 9c) com aacutegua em ebuliccedilatildeo encerrando o ensaio com a entrada do material

em estufa a 105 degC plusmn 5 degC para sua secagem ateacute atingir massa constante (Figura 9d)

30

Figura 9 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de extrativos a) Extraccedilatildeo utilizando

etanoltolueno 12 b) Continuaccedilatildeo da extraccedilatildeo em etanol c) Filtragem atraveacutes de funil de

Buumlchner d) Amostra livre de extrativos

O ensaio de teor de Lignina foi baseado na norma TAPPI T 222 (TAPPI 2002) onde

utilizou-se 1g de fibras secas e sem extrativos que foi adicionada agrave 5 ml de aacutecido sulfuacuterico a

72 em um balatildeo por 24 horas (Figura 10a) Posteriormente a amostra recebeu 560 ml de

aacutegua destilada (Figura 10b) e foi inserida num sistema de refluxo por 4 horas (Figura 10c)

Ao final deste periacuteodo filtrou-se a amostra em um funil de vidro e a mesma seguiu para a

estufa a 105 plusmn 3 degC ateacute se obter massa constante (Figura 10d)

(a) (b)

(c) (d)

31

Figura 10 - Etapas do ensaio quiacutemico de teor de lignina a) Sistema com 1g de amostra em 5

ml de aacutecido sulfuacuterico b) Sistema com 560ml de aacutegua c) Sistema em refluxo d) Lignina

A determinaccedilatildeo do teor de celulose foi baseada em Leatildeo (2008) onde 1g de partiacuteculas

de accedilaiacute livre de extrativos foi adicionado a 25 ml de soluccedilatildeo de aacutecido niacutetrico-aacutecido aceacutetico e

levado a refluxo por 25 minutos a 120 degC (Figura 11a) em seguida houve a filtragem e

lavagem da amostra com 500 ml de aacutegua quente e 25 ml de etanol (Figura 11b) encerrando-

se o processo com a secagem em estufa ateacute se obter massa constante (Figura 11c)

O teor de Cinzas foi baseado na norma TAPPI T 211 (TAPPI 2002) onde se colocou

1g de partiacuteculas de Accedilaiacute em um cadinho de porcelana (Figura 12a) levando-o para o forno

Mufla por 60 minutos a 525 plusmn 25 degC (Figura 12b) apoacutes a retirada e estabilizaccedilatildeo agrave

temperatura ambiente (Figura 12c) as amostras foram transferidas para um dessecador

(a) (b)

(d)

(c)

32

Figura 11 - Etapas do ensaio quiacutemico de celulose a) Sistema em refluxo b) Filtragem c)

Celulose

Figura 12 - Etapas do ensaio de teor de cinzas a) 1 g de partiacutecula de amostra de resiacuteduo de

accedilaiacute b) Amostra no forno Mufla c) Cinzas

Para verificar-se a estabilidade teacutermica das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute bem como a

sua variaccedilatildeo de massa em funccedilatildeo da temperatura realizou-se no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo

da COPPEUFRJ a caracterizaccedilatildeo teacutermica por meio da anaacutelise termogravimeacutetrica (TGA) e

sua derivada (DTG) com o equipamento Q600 SDT (TA Instruments) rampa de aquecimento

de 10 degCmin-1

temperatura entre 25 e 1000 degC em atmosfera inerte com Nitrogecircnio e para o

tratamento de dados utilizou-se o programa Universal Analisys

Com o intuito de avaliar as propriedades teacutermicas dos compoacutesitos a termografia

infravermelho apresenta-se como uma ferramenta promissora uma vez que natildeo eacute destrutiva e

possibilita a determinaccedilatildeo de temperaturas superficiais dos paineacuteis quantificando as variaccedilotildees

teacutermicas de acordo com as condiccedilotildees ambientais (ALTOEacute OLIVEIRA FILHO 2012

BARNABEacute et al 2014)

(a) (b) (c)

(a) (b) (c)

33

323 Produccedilatildeo dos Compoacutesitos

3231 Procedimentos antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

Para a produccedilatildeo dos compoacutesitos primeiramente calculou-se a massa necessaacuteria para

uma placa de meacutedia densidade buscando-se alcanccedilar um valor entre 059 e 080 gcm-sup3

(ABNT 14810-1 2013 QUIRINO 2010) aplicando-se a equaccedilatildeo (1)

v

md (1)

Onde

d = densidade (gcm-sup3)

m = massa (g) e

v = volume (cmsup3)

Quanto agrave Resina de Mamona constituiacuteda de poliol e preacute-poliacutemero utilizou-se o

percentual amplamente encontrado na literatura entre 10 e 15 (FIORELLI et al 2011

SILVA et al 2013b LIMA et al 2014 FERRO et al 2015) Considerando-se que o molde

de madeira para produccedilatildeo de placas possuiacutea dimensotildees de 28 x 28 cm e que a altura da placa eacute

de 1 cm obteve-se a seguinte quantidade de massa (Equaccedilatildeo 2)

v

md

)12828(80

xx

mgm 6302627 (2)

Portanto cada placa foi composta por 630g de resiacuteduo de caroccedilo de accedilaiacute Para as

placas com 10 de resina foram utilizados 63g de resina divididas na proporccedilatildeo 11 entre o

poliol e o preacute-poliacutemero para 125 com 788g de resina divididas igualmente conforme dito

anteriormente e o mesmo para 15 de resina onde foram usados 945g de resina (Tabela 3)

Vale ressaltar que para o caacutelculo de produccedilatildeo da placa Grossa observou-se o

percentual de rendimento de partiacuteculas para 1000g ou seja apoacutes a moagem e peneiramento

de 1000g de caroccedilo cada granulometria (Tyler) obteve um rendimento conforme a tabela 4

34

Resina

()

Resina

(g)

Poliol

()

Preacute-Poliacutemero

()

10 63 315 315

125 788 394 394

15 945 473 473

Tabela 3 - Quantidade de Resina de acordo com o utilizado nos compoacutesitos com 630g

Pondera-se que com exceccedilatildeo da Placa Meacutedia (Md) que possui somente 1 tipo de

granulometria (Tyler 48) para as placas Grossa e Misturada calculou-se ainda as proporccedilotildees

de massa por granulometria de suas respectivas composiccedilotildees

Granulometria

(Tyler)

Percentual

Retido ()

8 37

14 42

48 15

100 5

200 1

Tabela 4 - Percentual retido por granulometria considerando-se a moagem de 1000g de

caroccedilo de accedilaiacute

No caso da placa Grossa formada por 2 tipos de Tyler (8 e 14) tem-se o somatoacuterio

percentual de rendimento de 37 mais 42 conforme a tabela anterior totalizando 79

Logo aplicando uma regra de 3 simples para a placa Grossa o valor total (100) equivale a

79 podendo-se entatildeo calcular a massa das partes que compotildeem a placa (Equaccedilatildeo 3)

(3)

Dessa forma a partir do delineamento experimental estabelecido as placas foram

calculadas conforme a tabela 5

Tyler 8

79 ---------- 100

37 ---------- X

X = 4683

04683 x 630g = 29502g

Tyler 14

79 ---------- 100

42 ---------- Y

Y = 5316

05316 x 630g = 33490g

sum= 29502 + 33490 cong 630g

35

Partiacuteculas Resina

Tipo de

Placa

Granulometria

(Tyler)

Massa

(g)

Percentual

()

Poliol

(g)

Preacute-poliacutemero

(g)

Grossa 8 295 10 315 315

14 3349 15 473 473

Meacutedia 48 630 10 315 315

15 473 473

Misturada

8 233

125 394 394

14 265

48 945

100 315

200 63

Tabela 5 - Quantidade de partiacuteculas e de resina para a produccedilatildeo das placas

3232 Produccedilatildeo das placas

A produccedilatildeo das placas foi realizada no Laboratoacuterio de Ensaios de Materiais (LEM) da

Faculdade de Tecnologia - UFAM seguindo os pressupostos de Quirino (2010) Fiorelli et al

(2011) Lima (2012) Silva et al (2013b) Vasconcelos et al (2015)

Primeiramente realizou-se a organizaccedilatildeo de todos os materiais necessaacuterios para fazer

a placa conforme a figura 13 Em seguida realizou-se a pesagem das resinas na balanccedila K600

(Gehaka) com precisatildeo de 0001g e separaccedilatildeo junto com as partiacuteculas (Figura 14a) seguido

da sua mistura com a amostra de caroccedilo de accedilaiacute (Figura 14b e 14c)

Apoacutes a mistura (resina + resiacuteduos) a amostra foi preacute-prensada utilizando a prensa

hidraacuteulica MPH-30 (Marcon) com peso de 1 tonelada por 5 minutos Em seguida a placa

seguiu para a prensa quente PHH 100 T (Hidral-mac) com temperatura em torno de 100 degC

prensagem por 10 minutos e pressatildeo de 15 MPa Apoacutes a prensagem a placa foi

acondicionada em temperatura ambiente por um periacuteodo de 48 a 72 horas com o objetivo de

cura do material polimeacuterico (Figura 15)

36

Figura 13 - Materiais necessaacuterios para a confecccedilatildeo da Placa

Figura 14 ndash Etapa inicial da produccedilatildeo de paineacuteis particulados a) Separaccedilatildeo da resina e das

partiacuteculas b) Mistura do preacute-poliacutemero com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute c) Mistura do

poliol com as partiacuteculas de caroccedilo de accedilaiacute

Em que

1 ndash Material antiaderente

(papel alumiacutenio)

2 ndash Barras de ferro

3 ndash Poliol

4 ndash Preacute-poliacutemero

5 ndash Molde 28 x 28 cm

6 ndash Amostras

7 ndash Recipiente para

mistura

(a) (b) (c)

37

Figura 15 - Etapas de processamento das placas

38

324 Caracterizaccedilatildeo dos Compoacutesitos

3241 Ensaio de Inchamento

O ensaio foi realizado nos 5 tipos de placa considerando-se que a placa misturada

trata-se de uma treacuteplica portanto 7 tipos de amostras (G15 G10 Mi1 Mi2 Mi3 Md15 e

Md10) A norma adotada para este ensaio foi a NBR 14810-3 (ABNT 2002) com 10 corpos

de prova de 250 x 250 mm por cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Esta norma foi adotada visando observar o comportamento da variaccedilatildeo dimensional

das amostras em 2 e 24 horas Para verificaccedilatildeo de inchamento os corpos de prova foram

medidos em seu centro com um microcircmetro de precisatildeo 0001mm (Mitutoyo) (Figura 16)

Figura 16 - Mediccedilatildeo dos corpos de prova com microcircmetro para ensaio de inchamento

Apoacutes as mediccedilotildees os corpos de prova foram imersos em um recipiente com aacutegua

destilada considerando-se uma linha drsquoaacutegua a cima da face dos corpos de prova com

espessura de 250 mm conforme a norma prescreve Isto foi possiacutevel por meio da utilizaccedilatildeo de

uma espeacutecie de gradil mantendo os corpos de prova submersos (Figura 17)

Figura 17 - Imersatildeo dos corpos de prova em aacutegua destilada para ensaio de inchamento

39

Apoacutes 2 horas de imersatildeo os corpos de prova foram retirados da aacutegua colocados sobre

uma superfiacutecie absorvente para que o excesso de aacutegua fosse absorvido pelo papel Em

seguida fez-se uma nova tomada das medidas centrais de cada corpo retornando-os para a

aacutegua e repetindo o processo apoacutes 22 horas completando 24 horas de ensaio O caacutelculo final

de inchamento foi realizado usando a equaccedilatildeo 4

Inchamento da espessura (I) = 1000

01

E

EE (4)

Onde

I = inchamento da espessura ()

E0 = Espessura do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

E1 = Espessura do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

3242 Ensaio de Absorccedilatildeo

O processo para anaacutelise da absorccedilatildeo eacute similar ao de inchamento substituindo-se a

mediccedilatildeo no microcircmetro digital pela pesagem em uma balanccedila de precisatildeo de 00001g

AG220S (Gehaka) Os corpos de prova foram pesados antes de serem imersos em aacutegua apoacutes

2 horas e apoacutes 22 horas concluindo 24 horas de ensaio A norma NBR 14810-3 (ABNT

2002) natildeo apresenta paracircmetros normativos para absorccedilatildeo cabendo a anaacutelise dos resultados

em termos de comparaccedilatildeo com a literatura disponiacutevel

O caacutelculo final de absorccedilatildeo foi realizado usando a equaccedilatildeo 5

Inchamento da espessura (A) = 1000

01

M

MM (5)

Onde

A = Absorccedilatildeo de aacutegua ()

M0 = Massa do corpo de prova antes da imersatildeo (mm)

M1 = Massa do corpo de prova apoacutes 2 e 22 horas (mm)

40

3243 Densidade aparente

A densidade aparente das placas foi calculada conforme das diretrizes da norma NBR

14810-2 (ABNT 2013) com a mediccedilatildeo de espessura e massa em 10 corpos de prova de 50 x

50 mm de cada tipo de placa totalizando 70 corpos de prova ensaiados

Os valores de densidade tecircm como paracircmetro as condiccedilotildees estabelecidas pela NBR

15316-2 (ABNT 2015) onde placas com espessura entre 9 e 12 mm e densidade de 055 a

065 gcm-sup3 satildeo classificadas como de baixa densidade aquelas com densidade entre 065 a

08 gcm-sup3 satildeo de meacutedia densidade e aquelas a cima de 08 gcm

-sup3 satildeo de alta densidade

3244 Anaacutelise de Microscopia Oacutetica ndash MO

Nesta anaacutelise utilizou-se um microscoacutepio SZ61 (Olympus) (Figura 18) no laboratoacuterio

da UFAM onde se observou a disposiccedilatildeo da resina e do caroccedilo de accedilaiacute quando misturados

permitindo uma visualizaccedilatildeo preacutevia da interaccedilatildeo entre os componentes das placas

Figura 18 - Microscoacutepio usado nas anaacutelises oacuteticas dos compoacutesitos

3245 Microscopia Eletrocircnica de Varredura - MEV

As anaacutelises de Microscopia Eletrocircnica de Varredura (MEV) foram realizadas

utilizando-se o equipamento TM 3000 (Hitachi) no laboratoacuterio da COPPE na UFRJ De cada

tipo de compoacutesito foi retirado uma amostra de 10 x 10 mm imersa em resina polieacutester por 24

horas e posteriormente polidas no equipamento politriz (Figura 19a) na sequecircncia de lixas 60

80 120 240 360 400 600 1500 e 2000 (Figura19b) O objetivo deste processamento e do

ensaio foi avaliar a interaccedilatildeo entre as partiacuteculas fibras e a resina de mamona verificando-se

situaccedilotildees de adesatildeo de acordo com a tipologia de placa

41

Figura 19 - Preparaccedilatildeo da amostra para o ensaio de MEV a) Polimento na Politriz b)

Amostra polida

A microscopia eletrocircnica de varredura foi realizada no laboratoacuterio de caracterizaccedilatildeo da

COPPE ndash UFRJ utilizando-se um MEV de bancada especificaccedilatildeo TM 3000 (Hitachi) (Figura

20a) e as amostras das partiacuteculas (Figura 20b) e dos compoacutesitos (Figura 20c) foram alocadas

no porta amostra seguros por uma fita adesiva de dupla face

Figura 20 - MEV de bancada e alocaccedilatildeo das amostras dos compoacutesitos e do caroccedilo triturado

3246 Arrancamento de Parafuso Topo e Superfiacutecie

O ensaio foi realizado no Laboratoacuterio de Madeiras e Estruturas de Madeiras ndash

LAMEM em Satildeo CarlosSP e o paracircmetro normativo seguido foi a NBR 14810-2 (ABNT

2013) englobando a anaacutelise de arranque do topo e da superfiacutecie Foram ensaiados 140 corpos

de prova de dimensotildees 50 x 50 mm sendo 10 de cada tipo de placa e 70 para arrancamento

de topo e 70 para superfiacutecie Os corpos de prova foram furados com o equipamento

Fundemaq e ensaiados em uma MTM (Amsler) (Figura 21)

(a) (b) (c)

(a) (b)

42

Figura 21 - Equipamentos e corpos de prova do ensaio de arrancamento de parafuso

3247 Traccedilatildeo perpendicular ou Adesatildeo Interna

O ensaio tambeacutem foi realizado no LAMEM onde foram seguidos os paracircmetros da

NBR 14810-2 (ABNT 2013) e o mesmo nuacutemero e dimensotildees de corpo de prova do ensaio de

arrancamento de parafuso O processo iniciou-se com a colagem dos corpos de prova no

porta-amostra (Figura 22a e b) com uso de cola Araldite respeitando-se o tempo de cura

meacutedio de 48 horas para enfim realizar o ensaio

Figura 22 - Preparaccedilatildeo do ensaio de Traccedilatildeo Perpendicular a) Colagem com araldite b) Porta

amostra do ensaio

A maacutequina usada no ensaio foi a AMSLER com velocidade aplicada de 4 mmmin-1

semelhante agravequela empregada por Lima (2012) Para o caacutelculo da traccedilatildeo perpendicular

aplicou-se a equaccedilatildeo 6

Traccedilatildeo Perpendicular (TP) = S

P (6)

(a) (b)

43

Onde

TP = Traccedilatildeo Perpendicular

P = Carga de ruptura (N)

S = Aacuterea da superfiacutecie do corpo de prova (mmsup2)

3248 Termografia Infravermelho (Infrared - IR)

O ensaio de termografia infravermelho foi realizado para se obter o mapeamento

teacutermico das temperaturas superficiais dos compoacutesitos agrave semelhanccedila de Barnabeacute et al (2014)

e da metodologia de leitura de dados de Barros et al (2015)

As placas analisadas possuiacuteam dimensotildees de 250 x 50 mm e 10 mm de espessura e o

experimento seguiu um delineamento em blocos casualizados onde foram montados 5 blocos

Vale ressaltar que aleacutem das 7 placas produzidas a partir do delineamento experimental

tambeacutem analisou-se uma placa composta totalmente por resina de mamona

Cada bloco seguiu uma organizaccedilatildeo de amostras construiacutedas a partir de sorteio para

garantir a aleatoriedade Foram realizadas 20 tomadas fotograacuteficas por bloco em 3 momentos

do dia meio da manhatilde agraves 9 horas meio do dia agraves 12 horas e no meio da tarde agraves 15 horas

entre os dias 22 de outubro e 6 de novembro totalizando cerca de 2 mil fotos

As fotos foram produzidas com a maacutequina T650 (Flir) (Figura 23a e b) e

posteriormente tratadas no software Flir Tools versatildeo 51150361001 Para cada imagem

delimitou-se um poliacutegono seguindo os contornos de todas as placas individualmente para

verificar-se o valor das temperaturas montando-se assim uma base de dados com todas as

maiores temperaturas registrada em cada compoacutesito de cada um dos blocos de todo o ensaio

Os dados gerados foram organizados em planilhas Excel analisando-se respostas teacutermicas de

temperatura superficial miacutenima meacutedia e maacutexima bem como a amplitude teacutermica

44

Figura 23 ndash Imagens de ensaios termograacuteficos a) paineacuteis particulados expostos agrave incidecircncia

solar direta b) Imagem termograacutefica infravermelho dos paineacuteis particulados

Os dados de temperatura do ar instantacircnea miacutenima e maacutexima foram extraiacutedos da

base de dados da estaccedilatildeo automaacutetica do INMET localizada a cerca de 45 Km (Figura 24) do

local de ensaio na UFAM

Figura 24 - Localizaccedilatildeo do INMET em relaccedilatildeo agrave UFAM FONTE Imagem do Google Maps

(a) (b)

45

325 Anaacutelise estatiacutestica

A anaacutelise estatiacutestica foi realizada em termos de anaacutelise de variacircncia (ANOVA) com o

auxiacutelio do software Statistica versatildeo 7 O niacutevel de significacircncia aplicado foi de 5 sendo a

Hipoacutetese Nula (Ho) a influecircncia da granulometria e a Hipoacutetese alternativa (H1) a natildeo

influecircncia da granulometria nos resultados Para p-Valor superior ao niacutevel de significacircncia

aceita-se a influecircncia da granulometria e caso contraacuterio rejeita-se a hipoacutetese

Visando a melhor interpretaccedilatildeo dos resultados foram construiacutedos graacuteficos de

superfiacutecie para anaacutelise em paralelo agrave tabela da Anova Atentou-se ainda para o valor de ldquoRsup2rdquo

para anaacutelise da correlaccedilatildeo dos fatores que conceitualmente quando mais proacuteximo de 1 maior

eacute a correlaccedilatildeo entre eles (BARROS-NETO et al 2001)

46

4 ndash RESULTADOS E DISCUSSOtildeES

41 CARACTERIZACcedilAtildeO DAS PARTIacuteCULAS DO RESIacuteDUO DE ACcedilAIacute

411 Densidade (massa especiacutefica) das partiacuteculas

Na tabela 6 nota-se os valores de densidade das partiacuteculas de accedilaiacute em suas respectivas

granulometrias A densidade das partiacuteculas bem como sua composiccedilatildeo influencia nas

propriedades fiacutesicas e mecacircnicas das placas como por exemplo nos percentuais de absorccedilatildeo

de aacutegua resistecircncia agrave traccedilatildeo perpendicular e arrancamento de parafuso (MILAGRES et al

2006)

Granulometria

(Tyler)

Densidade

(massa especiacutefica)

(gcm-3

)

Desvio

Padratildeo

8 149 0001

14 148 0000

48 147 0001

100 152 0000

200 151 0000

Tabela 6 - Densidade das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute

412 Teor de umidade ()

O teor de umidade eacute um dos fatores que estaacute relacionado com as propriedades de

estabilidade dimensional dos compoacutesitos (ELEOTEacuteRIO 2000) De acordo com Kollmann et

al (1975) a umidade presente na formaccedilatildeo das placas eacute responsaacutevel por realizar a

transferecircncia de calor para o interior do compoacutesito no momento da prensagem sendo o seu

tipo e tamanho as duas principais caracteriacutesticas de influecircncia na absorccedilatildeo de umidade

Os percentuais ideais de teor de umidade variam de acordo com o material empregado

todavia a transferecircncia de calor por meio deste teor eacute prejudicada quando em excesso em

baixos valores Para altos teores de umidade haacute um maior tempo de processamento das placas

devido agrave necessidade de retirada dessa umidade excessiva (KELLY 1977 HILLIG 2000)

Quanto aos baixos valores o transporte de calor para o centro do compoacutesito fica prejudicado

gerando um material heterogecircneo com zonas mais quentes e mais frias e portanto com

respostas mecacircnicas desiguais (MALONEY 1989 HASELEIN et al 2002)

47

Para as partiacuteculas de resiacuteduos de accedilaiacute o menor teor de umidade foi das granulometrias

8 e 14 Tyler e o maior teor ocorreu nas granulometrias de 48 Tyler onde haacute uma maior

presenccedila de fibras em relaccedilatildeo agraves primeiras granulometrias citadas (Tabela 7)

Granulometria

(Tyler)

Massa

Inicial

(g)

Massa

Final

(g)

Perda de

Massa

(g)

Teor de

Umidade

()

8 e 14 351 341 010 278

8 14 48 100 200 351 339 012 342

48 352 331 020 576

Tabela 7 - Teor de umidade das partiacuteculas antes da produccedilatildeo dos compoacutesitos

413 Caracterizaccedilatildeo quiacutemica

Na tabela 8 apresenta-se a composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute compostos por

caroccedilo e fibras em relaccedilatildeo aos valores de outros estudos que utilizam somente a fibra de

Accedilaiacute bem como em relaccedilatildeo agraves fibras de madeira das espeacutecies Amapaacute e Cumaru (ZAU et al

2014)

Material Extrativos

()

Celulose

()

Cinzas

()

Lignina

() Referecircncia

Resiacuteduo de Accedilaiacute

(caroccedilo + fibra)

1664 plusmn

073

3613 plusmn

432

157 plusmn

002

4792 plusmn

441 Presente trabalho

Fibra de Accedilaiacute

E oleracea Mart - 4651 - 3035 Mesquita (2013)

Fibra de Accedilaiacute

E precatoria Mart - 7392 - 1016 Quirino (2010)

Fibra de Madeira

Cumaru 1832 4679 172 3429 Lima (2012)

Fibra de coco 233 4547 134 3183 Salazar Leatildeo (2000)

Fibra de Sisal 927 5918 195 697 Salazar Leatildeo (2000)

Tabela 8 - Composiccedilatildeo quiacutemica dos resiacuteduos de accedilaiacute (caroccedilo + fibra) em comparaccedilatildeo agrave outras

fibras naturais

O resiacuteduo de accedilaiacute estudado apresentou o maior teor de lignina em relaccedilatildeo aos demais

materiais indicando potencial de melhores respostas quanto agraves propriedades fiacutesicas em

relaccedilatildeo agrave absorccedilatildeo de aacutegua visto que a lignina eacute hidrofoacutebica (WILLFOumlR et al 2006

ZANUNCIO COLODETTE 2011)

48

Aleacutem disso a lignina possui uma estrutura amorfa polimeacuterica (QUIRINO 2010

DOREZ et al 2014) que contribui natildeo soacute para a proteccedilatildeo a ataques quiacutemicos mas tambeacutem

pode proporcionar um maior tempo de degradaccedilatildeo e a sua maior presenccedila nas partiacuteculas do

resiacuteduo de accedilaiacute quando comparada somente agraves suas fibras pode indicar melhores respostas de

durabilidade em compoacutesitos constituiacutedos por caroccedilo e fibras

Quanto aos percentuais de celulose cuja principal caracteriacutestica estaacute no fato de

conferir maior rigidez e resistecircncia agrave traccedilatildeo (YAN et al 2016) observa-se que os mesmos

apresentam uma quantidade inferior nas partiacuteculas dos resiacuteduos de accedilaiacute quando comparada

somente agraves fibras a exemplo dos estudos de Quirino (2010) e Mesquita (2013)

Em relaccedilatildeo ao maior teor de extrativo presente no resiacuteduo de accedilaiacute quando comparado

com as fibras de coco sisal ou madeira Cumaru observa-se que possivelmente haveraacute uma

maior dificuldade de adesatildeo entre as partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute e a resina na fabricaccedilatildeo de

paineacuteis Segundo Lima et al (2007) isso se daacute pelo fato dos extrativos interferirem na reaccedilatildeo

de polimerizaccedilatildeo da resina pois de acordo com Albino et al (2012) eles satildeo compostos em

geral por graxas e oacuteleos prejudicando a interaccedilatildeo do adesivo com outro componente

414 Microscopia Eletrocircnica de Varredura ndash MEV

Analisando-se as micrografias obtidas por MEV observa-se que em ambas as

partiacuteculas de 8 (Figura 25a1 e a2) e 14 Tyler (Figura 25b1 e b2) praticamente natildeo haacute

existecircncia de fibras nas partiacuteculas de 48 Tyler estas satildeo proporcionais agrave quantidade de

partiacuteculas de caroccedilo (Figura 25c1 e c2) nas partiacuteculas de 100 Tyler a sua presenccedila eacute

predominante (Figura 25d1 e d2) e nas de 200 Tyler observa-se o inverso com

predominacircncia de ldquoraspasrdquo do caroccedilo e pouca presenccedila de fibra (Figura 25e1 e e2)

Nas partiacuteculas de 8 Tyler cuja morfologia eacute semelhante agrave de 14 Tyler observou-se

uma superfiacutecie irregular que de acordo com Costa et al 2015 estaacute associada agrave deformaccedilatildeo

sofrida durante o corte e trituraccedilatildeo no moinho de facas bem como do atrito entre partiacuteculas

Nas fibras observa-se sua superfiacutecie recoberta por elementos que segundo Lima et al (2015)

satildeo Siacutelica (SiO2) (Figura 26a) e que acomodam-se em protrusotildees globulares (SILVA 2015)

(Figura 26b)

49

(a1) (a2)

(b1) (b2)

(c1) (c2)

(d1) (d2)

(e1) (e2)

Figura 25 - Micrografias das partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute

50

(a) (b)

Figura 26 - Micrografias da superfiacutecie das fibras a) Visualizaccedilatildeo da Siacutelica b) Siacutelica nas

protrusotildees globulares

De acordo com Mesquita (2015) a presenccedila de siacutelica proporciona agrave fibra maior rigidez

e benefiacutecios agraves suas caracteriacutesticas mecacircnicas embora estudos realizados por Miranda et al

(2015) exemplificam a aplicaccedilatildeo de tratamentos quiacutemicos em fibras para retirada da siacutelica

aumentando sua rugosidade desde que usado na intensidade adequada para natildeo causar

desfibrilaccedilatildeo e perda de resistecircncia o que poderia contribuir para melhorias nas caracteriacutesticas

mecacircnicas de compoacutesitos em virtude de fatores como melhor interaccedilatildeo entre os componentes

415 Comportamento Teacutermico - Termogravimetira

Na figura 27 estatildeo representados os resultados do ensaio de degradaccedilatildeo teacutermica Para

as maiores partiacuteculas de 8 e 14 Tyler o perfil de degradaccedilatildeo por temperatura foi semelhante

Observam-se trecircs etapas de decomposiccedilatildeo sem a presenccedila do pico inicial de perda de massa

por umidade comumente encontrado em curvas de Termogravimetria de fibras naturais

(RAMBO et al 2015) Esta ausecircncia do pico inicial indica a baixa absorccedilatildeo de aacutegua das

partiacuteculas de caroccedilo em relaccedilatildeo agraves fibras que satildeo hidrofiacutelicas

A primeira etapa de degradaccedilatildeo para estas partiacuteculas ocorreu ateacute os 200 degC onde houve

cerca de 5 de reduccedilatildeo de massa atribuiacutedos agrave perda de componentes volaacuteteis principalmente

aacutegua (MARTINS et al 2009) A partir desta temperatura ambas as granulometrias iniciaram

a segunda etapa de perda de massa com uma variaccedilatildeo menos acentuada no intervalo de 195 e

230 degC e pico de temperatura de 220 degC relacionado agrave degradaccedilatildeo da hemicelulose

51

O segundo pico com maior intensidade de variaccedilatildeo de massa se deu ateacute 360 degC

totalizando uma reduccedilatildeo de 51 para as partiacuteculas de 8 Tyler e 47 para as de 14 Tyler Este

pico estaacute relacionado agrave decomposiccedilatildeo da celulose e lignina (MARTINS et al 2009) com

temperaturas maacuteximas de 280 degC para este intervalo

Figura 27 - Curvas de TG (a) e DTG (b) de todas as partiacuteculas estudadas do caroccedilo de Accedilaiacute

A temperatura do iacutendice de estabilidade teacutermica quando a degradaccedilatildeo do material

chega a 50 (POLETTO et al 2014) foi de 327degC para partiacuteculas de granulometria 8 Tyler e

322 degC para 14 Tyler Jaacute a terceira e uacuteltima etapa de variaccedilatildeo de massa ocorreu por volta dos

330 degC com o terceiro pico de degradaccedilatildeo aos 383 degC para 8 Tyler e aos 350 degC para 14

Tyler com perdas de massa de 5 e 6 atribuiacutedo agrave decomposiccedilatildeo dos resiacuteduos tais como

gorduras do endocarpo (MARTINS et al 2009 BARREIRA 2009)

Nas curvas TGDTG das partiacuteculas de 48 Tyler fica evidente a curva de reduccedilatildeo de

massa por perda de umidade entre a temperatura ambiente e cerca de 190 degC com um pico

caracteriacutestico aos 50 degC reforccedilando a inerecircncia hidrofiacutelica das fibras com pequena variaccedilatildeo

de massa de 9 A partir de 200 degC haacute uma intensa perda de massa de cerca de 47 com pico

(a)

(b)

52

de 278 degC Um pico de baixa intensidade ocorre posteriormente ateacute 365 degC com uma

variaccedilatildeo de 5 A temperatura de iacutendice de estabilidade teacutermica para a granulometria 48

Tyler foi de 313 degC

Quanto agraves granulometrias de 100 e 200 Tyler as partiacuteculas apresentaram perfis

semelhantes e tambeacutem trecircs etapas de perda de massa Ateacute 100 degC houve a diminuiccedilatildeo de

massa por perda de aacutegua com pico de decomposiccedilatildeo aos 50 degC e reduccedilatildeo de 7 a 9

Posteriormente ocorreu uma maior intensidade de variaccedilatildeo da massa a partir de 200 degC com

picos de 280 degC e 290 degC e perda de 36 e 43 para 100 e 200 Tyler respectivamente Vale

ressaltar que esta perda assim como nas curvas anteriores estaacute relacionada agrave decomposiccedilatildeo

da hemicelulose celulose e lignina

Na terceira etapa entre 325 e 380 degC haacute uma menor intensidade de perda de massa com

19 para granulometria de 100 Tyler e 14 para 200 Tyler e temperaturas de pico de 350 degC

e 340 degC As temperaturas de estabilidade teacutermica para estas partiacuteculas foram de 339 e 312

degC respectivamente

Em suma as partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute contendo caroccedilo e fibras do fruto

apresentaram em meacutedia perda de massa de 8 para o primeiro pico de degradaccedilatildeo com perda

de aacutegua 45 de reduccedilatildeo de massa ateacute cerca de 283 degC 10 ateacute 360 degC com cinzas em torno

de 16 ressaltando-se que a degradaccedilatildeo de 50 do material ocorre por volta dos 323 degC

Destaca-se ainda que em relaccedilatildeo agrave estabilidade teacutermica esta foi maior onde houve

predominacircncia de fibras (MARTINS et al 2009) que conforme as imagens do MEV ocorrem

nas partiacuteculas de granulometria 100 Tyler que apresentaram a maior estabilidade teacutermica

dentre todas as partiacuteculas estudadas com 339 degC

Tais informaccedilotildees reforccedilam o valor do conhecimento das etapas de degradaccedilatildeo do

material em termos de temperatura subsidiando o processo a ser aplicado durante a

preparaccedilatildeo e produccedilatildeo de compoacutesitos com resiacuteduo de accedilaiacute contribuindo para o

desenvolvimento de novos estudos necessaacuterios agrave evoluccedilatildeo da confecccedilatildeo de paineacuteis bem como

a viabilidade de produccedilotildees em escalas com mateacuteria prima da regiatildeo amazocircnica

53

42 CARACTERIZACcedilAtildeO DOS COMPOacuteSITOS

421 Caracterizaccedilatildeo Fiacutesica

4211 Inchamento em espessura (2 e 24 horas)

Todos os corpos de prova ensaiados em termos de inchamento atenderam ao requisito

de variaccedilatildeo dimensional de ateacute 8 apoacutes 2 horas evidenciando o atendimento da NBR 14810

(ABNT 2006) bem como 17 apoacutes 24 horas (Tabela 9)

O inchamento maacuteximo em 2 horas ocorreu nas placas Md 15 e Md 10 cujos valores

meacutedios foram 271 e 267 respectivamente Em relaccedilatildeo ao inchamento miacutenimo o mesmo

ocorreu na placa do tipo G 15 cujos resultados foram menores que 1 de inchamento apoacutes 2

horas e de aproximadamente 2 em 24 horas portanto na maior concentraccedilatildeo de resina em

estudo indicando uma possiacutevel influecircncia do caraacuteter hidrofoacutebico da resina agrave base de oacuteleo de

mamona (LOPES 2009)

Tipo de

Placa

I_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

I_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 072 052 227 092

G 10 081 106 579 292

Mi_1_125 119 062 522 074

Mi_2_125 120 091 611 199

Mi_3_125 114 064 558 175

Md 15 271 081 665 082

Md 10 267 135 800 140

Tabela 9 ndash Respostas aos ensaios de Inchamento (I) para 2 e 24 horas com respectivos Desvio

Padratildeo

Para o inchamento em 2 horas natildeo houve fator de significacircncia (Tabela 10) para as

condiccedilotildees estudadas Vale ressaltar que na tabela GL eacute o grau de liberdade SQ eacute a soma dos

quadrados QM eacute o Quadrado meacutedio F eacute a chamada estatiacutestica F de Snedecor e o p-Valor eacute a

probabilidade P com 95 de confianccedila Verifica-se que quanto maior a granulometria menor

eacute o inchamento (Figura 28a) com pouca interferecircncia da quantidade de resina (Figura 28b)

54

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 370 370 951 0053

Resina 1 000 000 000 0970

Interaccedilatildeo 1 000 000 001 0923

Erro 3 116 038 - -

Total 6 487 - - -

Tabela 10 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 2 horas

(a) (b)

Figura 28 - Efeitos principais para Inchamento 2h e granulometria (a) e Inchamento 2h e

resina (b)

Na tabela 11 observam-se os resultados para 24 horas de ensaio de inchamento

situaccedilatildeo em que a granulometria eacute um fator significativo com pValor de 002

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1085 1085 1794 0024

Resina 1 592 592 979 0052

Interaccedilatildeo 1 117 117 194 0257

Erro 3 181 060 - -

Total 6 1977 - - -

Tabela 11 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de inchamento em 24 horas

55

Conforme eacute possiacutevel observar na figura 29a e b quanto maior a granulometria bem

como a quantidade de resina menor eacute a variaccedilatildeo dimensional do que se refere ao inchamento

em espessura das placas

(a) (b)

Figura 29 ndash Respostas quanto aos efeitos principais para Inchamento 24h e granulometria (a)

e Inchamento 24h e resina (b)

As placas produzidas com o caroccedilo de accedilaiacute apresentaram resultados de inchamento

menores em relaccedilatildeo aos de Quirino (2010) e Mesquita (2013) cujos compoacutesitos foram

produzidos com 15 de resina de mamona e somente fibras de accedilaiacute excluindo-se o caroccedilo

Os menores resultados obtidos do presente trabalho podem estar relacionados com a menor

presenccedila de fibras nos compoacutesitos produzidos com partiacuteculas proporcionando um menor

inchamento (PAN ZHONG 2015)

Aleacutem disso os maiores resultados de inchamento encontrados nas placas do tipo

ldquoMeacutediasrdquo (Md 15 e Md 10) podem indicar uma possiacutevel influecircncia da variaccedilatildeo dimensional

devido agrave presenccedila predominante de fibras do caroccedilo de accedilaiacute reforccedilando o caraacuteter hidrofiacutelico

de fibras vegetais ou lignoceluloacutesicas (SILVA et al 2009 JAWAID et al 2011 SPINACEacute

et al 2011)

56

Para o ensaio apoacutes 24 horas o inchamento tambeacutem foi menor para os paineacuteis

confeccionados com caroccedilo de accedilaiacute com maacutexima de 801 da placa Meacutedia 15 em relaccedilatildeo

agrave Mesquita (2013) cujo valor de inchamento apoacutes 24 horas foi de 21 e 35 para os

compoacutesitos com e sem tratamento quiacutemico

Em compoacutesitos produzidos com materiais diferentes os resultados apresentaram-se em

faixas aproximadas de anaacutelise a exemplo de Fiorelli et al (2011) que confeccionaram paineacuteis

de partiacutecula de bagaccedilo de cana de accediluacutecar e variaccedilatildeo de resina de mamona entre 10 e 15

com inchamento apoacutes 2 horas em placas com revestimento superficial de oacuteleo de mamona de

031 Entretanto apoacutes 24 horas o painel atingiu 19 de inchamento valor acima do

encontrado no presente trabalho

Bertolini et al (2013) produziram compoacutesitos com partiacuteculas de trecircs espeacutecies de aacutervores

urbanas em Satildeo Paulo (Jatobaacute Canelinha e mistura de ambas) e 16 de resina obtendo

valores de inchamento apoacutes 2 horas de cerca de 5 portanto sofrendo variaccedilatildeo dimensional

de expansatildeo por inchamento superior agrave todas as placas produzidas com caroccedilo de accedilaiacute

Macedo et al (2015) produziram placas com 12 de resina e madeira Eucalyptus sp

que apresentam valores de inchamento de 095 proacuteximo ao da placa G 15 apoacutes 2h cujo

inchamento eacute de 072 Todavia tais placas produzidas pelo autor e colaboradores contaram

com uma camada superficial impermeabilizante

4212 Absorccedilatildeo de aacutegua (2 e 24 horas)

Na absorccedilatildeo o valor maacuteximo em 2 horas ocorreu na placa Md 10 com 162

portanto com predominacircncia de fibras de caroccedilo de accedilaiacute e com o menor percentual de resina

de 10 Apoacutes 24 horas de ensaio a miacutenima absorccedilatildeo foi observada na placa G 15 com

489 cuja concentraccedilatildeo de resina eacute maior assim como as dimensotildees das partiacuteculas de accedilaiacute

Para 2 e 24 horas de absorccedilatildeo o comportamento de interaccedilatildeo eacute similar ao ensaio de

inchamento onde quanto maior a granulometria menor a absorccedilatildeo de aacutegua (Figura 30a e b e

Figura 31 a e b) sendo que o fator significativo para o ensaio em ambos os tempos de imersatildeo

eacute a granulometria (Tabela 12) Vale ressaltar que estas mesmas granulometrias apresentaram

os menores valores de teor de umidade com 278 conforme descrito anteriormente na

caracterizaccedilatildeo das partiacuteculas

57

Tipo de

Placa

A_2h

()

Desvio

Padratildeo (2h)

A_24h

()

Desvio

Padratildeo (24h)

G 15 489 091 2111 368

G 10 1091 167 2967 101

Mi_1_125 1019 037 2717 105

Mi_2_125 1043 032 2770 480

Mi_3_125 909 127 2943 919

Md 15 1620 211 4792 604

Md 10 1619 220 5665 1173

Tabela 12 ndash Valores obtidos nos ensaios de Absorccedilatildeo (A) para 2 e 24 horas com respectivos

Desvio Padratildeo

Para ambos os ensaios a granulometria apresentou-se como fator de significacircncia nos

resultados de absorccedilatildeo das placas com p-Valor de 002 para 2 horas de ensaio e p-Valor de

004 para 24 horas conforme as tabelas 13 e 14

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 10231 10231 1804 0023

Resina 1 2328 2328 410 0135

Interaccedilatildeo 1 142 142 025 0650

Erro 3 1701 567 - -

Total 6 14403 - - -

Tabela 13 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 2 horas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 78064 78064 1063 0047

Resina 1 9389 9389 127 0340

Interaccedilatildeo 1 127 127 001 0903

Erro 3 22014 7338 - -

Total 6 109596 - - -

Tabela 14 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio de absorccedilatildeo em 24 horas

Ferro et al (2015) verificaram que para placas OSB com 12 de resina o material

atingiu 181 de absorccedilatildeo apoacutes 2 horas valor proacuteximo aos 198 da placa Md 10 Para 24

horas a situaccedilatildeo tambeacutem foi semelhante com compoacutesitos OSB atingindo 549 e a placa Md

10 com 5874 Bezerra et al (2015) produziram paineacuteis com partiacuteculas de bambu e 12 de

resina de mamona que incharam e absorveram mais aacutegua em relaccedilatildeo agraves placas com caroccedilo de

accedilaiacute mesmo agravequelas confeccionadas com 10 de resina indicando uma possiacutevel influecircncia

tambeacutem das partiacuteculas de accedilaiacute para a menor variaccedilatildeo dimensional do painel

58

(a) (b)

Figura 30 ndash Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 2h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 2h e resina (b)

(a) (b)

Figura 31 - Curvas de respostas da interaccedilatildeo entre os fatores Absorccedilatildeo 24h e granulometria

(a) e Absorccedilatildeo 24h e resina (b)

59

Vale salientar que nas placas meacutedias onde houve o maior percentual de absorccedilatildeo e

inchamento eacute possiacutevel visualizar uma maior presenccedila de fibras que possuem a caracteriacutestica

hidrofiacutelica (SILVA et al 2006) diferente das placas do tipo Grossa que apresentaram os

menores valores de inchamento e absorccedilatildeo e onde observa-se as partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute

praticamente sem nenhuma presenccedila de fibras independentemente de ser G 15 (Figura 32a)

ou G 10 (Figura 32b) diferenciando-se entre si pela quantidade de resina que eacute hidrofoacutebica e

que por consequecircncia gerou resultados de variaccedilatildeo dimensional menor nas placas G 15

(a) (b)

Figura 32 - MEV com aumento de 40x placa G15 (a) placa G10 (b)

Entre as placas do tipo Meacutedia Md 15 (Figura 33 a e b) e Md 10 cujo percentual de

resina eacute o menor (10) nota-se uma menor interaccedilatildeo fibra-matriz implicando no

aparecimento de vazios (Figura 33c e d) e assim viabilizando a penetraccedilatildeo de aacutegua e

consequente maior variaccedilatildeo dimensional corroborando com SPINACEacute et al (2011)

60

(a) (b)

(c) (d)

Figura 33 - MEV das placas Md15 com aumento de 50x (a) e 250x (b) e das placas Md10

com aumento de 40 x (c) e 100 x (d)

4213 Densidade aparente

Na tabela 15 apresentam-se os valores de densidade aparente para cada tipo de placa

Todas as placas resultaram em densidades a cima de 08 gcm-sup3 todavia considerando-se o

coeficiente de variaccedilatildeo eacute possiacutevel classifica-las como placas contidas entre meacutedia e alta

densidade de acordo com a NBR 15316-2 (ABNT 2015) Ainda em relaccedilatildeo ao coeficiente de

variaccedilatildeo em torno de 10 observa-se homogeneidade nos corpos de prova analisados dentro

de cada tipologia de placa

61

Tipo de

Placa

Densidade

(gcm-sup3)

Meacutedia

( )

CV

()

G 15 085 08 8

G 10 085 08 6

Mi1-125 087 09 9

Mi2-125 088 09 14

Mi3-125 097 10 8

Md 15 097 10 9

Md 10 083 08 13

Tabela 15 - Densidade aparente das placas de partiacuteculas de resiacuteduo de accedilaiacute e resina de

mamona

422 Caracterizaccedilatildeo Mecacircnica

4231 Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo Interna)

Para o ensaio de traccedilatildeo perpendicular a placa G 10 obteve os melhores resultados com

o valor de 154 MPa (Figura 34) As placas do tipo Meacutedia alcanccedilaram os menores resultados

agrave semelhanccedila do que ocorreu no inchamento e absorccedilatildeo com Md 10 sendo a uacutenica placa a

natildeo atender agrave NBR 14810-2 (ABNT 2013)

Figura 34 ndash Valores meacutedios obtidos nos ensaios de Traccedilatildeo perpendicular (Adesatildeo interna)

Somente a placa Md 10 natildeo atendeu agrave NBR 14810

62

Em termos de ANOVA quanto maior a granulometria e menor a quantidade de resina

melhor o resultado para a adesatildeo interna sendo a granulometria um fator significante para as

condiccedilotildees estudadas (Tabela 16 Figura 35a e b) Por outro lado observou-se alto desvio

padratildeo nas amostras ensaiadas apontando uma natildeo homogeneidade do compoacutesito que pode

estar relacionado com a etapa de mistura no processamento das placas

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 092 092 1356 003

Resina 1 001 001 017 070

Interaccedilatildeo 1 007 007 107 037

Erro 3 020 006 - -

Total 6 121 - - -

Tabela 16 - Resultados da anaacutelise ANOVA para o ensaio de adesatildeo interna

(a) (b)

Figura 35 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para o ensaio de adesatildeo interna a)

Granulometria b) Resina ()

Verificou-se que os resultados obtidos no presente trabalho satildeo superiores em sua

maioria aos apresentados por Quirino (2010) que atingiu com suas placas de fibra de accedilaiacute e

resina de mamona adesatildeo interna de 066 MPa e Mesquita (2013) que apresenta resultados

de 053 MPa para placas com fibras de accedilaiacute quimicamente tratadas que segundo o autor

melhoram a aderecircncia da fibra agrave matriz em razatildeo das mudanccedilas superficiais na fibra

provocadas pelo NaOH

63

Quanto agrave diferenccedila de resultados das placas do tipo Grossa e as do tipo Meacutedia os

mesmos fatores de presenccedila de vazios nas placas meacutedias e menor interaccedilatildeo entre as fibras e a

resina conforme ilustrado nas figuras 32 e 33 podem ter provocado tais resultados para a

adesatildeo interna Segundo Cabral et al (2016) a menor quantidade de resina provoca esta

menor interaccedilatildeo e consequente resultados inferiores de adesatildeo interna

Nesse contexto Ferro et al (2015) obtiveram resultados proacuteximos aos das placas Md

15 e Md 10 com compoacutesitos OSB e adesatildeo interna de 051 a 064 MPa Iwakiri et al (2012a)

produziram placas com ureia-formaldeiacutedo e serrarias de madeiras da Amazocircnia onde os

compoacutesitos de madeira Copaiacuteba obtiveram adesatildeo de 127 MPa o mesmo valor da placa

Misturada 1-125 assim como Silva et al (2013b)

4232 Arrancamento de Parafuso Topo (AP-T) e Superfiacutecie (AP-S)

Para todas as placas produzidas os resultados alcanccedilaram valores abaixo do

recomendado pela norma utilizada de 800 N para Topo e 1020 N para Superfiacutecie Todavia

diferente do ensaio de traccedilatildeo perpendicular inchamento e absorccedilatildeo onde as placas com

granulometrias maiores obtiveram melhores resultados observou-se que no arrancamento de

parafuso as placas com predominacircncia de fibras resultaram em valores mais expressivos

(Tabela 17)

Tipo de Placa AP-T (N) CV () AP-S (N) CV ()

G 15 3100 37 3000 28

G 10 1611 72 2300 34

Mi1-125 2550 70 3200 59

Mi2-125 1850 56 2450 26

Mi3-125 2150 82 2650 20

Md 15 3900 38 4833 34

Tabela 17 ndash Valores a partir dos ensaios de Arrancamento de Parafuso

Quanto agrave ANOVA a granulometria natildeo foi significativa para as condiccedilotildees estudadas

e sim a quantidade de resina bem como a interaccedilatildeo entre resina e partiacuteculas conforme a

tabela 18 para o ensaio de Superfiacutecie e tabela 19 para o ensaio de Topo

64

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 5523 5523 041 0563

Resina 1 764523 764523 5796 0004

Interaccedilatildeo 1 426423 426423 3233 0010

Erro 3 39567 131889 - -

Total 6 1236034 - - -

Tabela 18 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP ndash Superfiacutecie

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 164025 164025 198 0253

Resina 1 7263025 7263025 8775 0002

Interaccedilatildeo 1 1452025 1452025 1754 0024

Erro 3 248296 82765 - -

Total 6 9127371 - - -

Tabela 19 - Anaacutelise ANOVA para o ensaio AP - Topo

Na anaacutelise de efeitos principais para AP-T verifica-se que quanto menor a

granulometria e maior a quantidade de resina maior a resistecircncia (Figura 36a) O mesmo eacute

observado para AP-S conforme a Figura 36b

(a) (b)

Figura 36 ndash Curvas de respostas de efeitos para o ensaio de Arrancamento de Parafuso a)

Arrancamento de Parafuso Superfiacutecie b) Arrancamento de Parafuso Topo

65

Para o arrancamento de parafuso a placa Md 15 que obteve o maior valor para ambos

os ensaios de topo e superfiacutecie de 390 e 483 N respectivamente Quirino (2010) alcanccedilou

1080N para arrancamento de superfiacutecie e Lima et al (2014) chegou a 3879 N com paineacuteis de

Cumarurana valor proacuteximo ao da Md 15

A placa que apresentou o menor resultado de arrancamento de parafuso foi a G 10 com

161 N para Topo e 230 N para superfiacutecie e segundo Melo et al (2015) o aumento de

partiacuteculas no compoacutesito pode implicar em aumento da absorccedilatildeo de aacutegua e possiacutevel reduccedilatildeo de

resistecircncia ocasionando menores valores para ensaios como arrancamento de parafuso

Vale ressaltar que a norma NBR 14810-3 (ABNT 2006) indica como valores miacutenimos

1020 N para o ensaio do tipo superfiacutecie e de 800 N para o topo Rauber (2011) produziu

placas com madeira de eucalipto e soacutelidos granulares de poliuretano com percentuais de

resina de 30 a 45 resultando em resistecircncias ao arrancamento de parafuso na superfiacutecie

entre 77 e 205N valores menores que os das placas com caroccedilo de accedilaiacute

423 Caracterizaccedilatildeo Termograacutefica (Infravermelho ndash IR)

Na figura 37 apresentam-se os valores das temperaturas superficiais maacuteximas a

temperatura do ar bem como a amplitude teacutermica Observa-se o pico de maacutexima temperatura

superficial de 748 degC no dia 28 de outubro agraves 12 horas cuja temperatura do ar era de 252

degC correspondente ao compoacutesito G10 logo com predominacircncia de partiacuteculas do caroccedilo de

accedilaiacute pouca fibra e menor quantidade de resina de mamona

A placa composta somente por resina de mamona e a placa Md 10 apresentaram para

este mesmo dia as menores temperaturas com 677 degC e 655 degC respectivamente Todavia

a placa de resina apresentou as menores temperaturas superficiais durante todo o ensaio com

miacutenima de 336 degC no dia 22 de outubro agraves 15 horas cuja temperatura do ar foi de 322 degC

Nota-se que as maiores temperaturas superficiais ocorreram no dia cuja temperatura

do ar foi de 252degC e que as menores temperaturas superficiais se deram no dia com

temperatura do ar de 336 degC indicando que a influecircncia nas respostas teacutermicas natildeo se daacute

somente com a incidecircncia solar direta sobre as placas mas tambeacutem possivelmente com

interferecircncias da dinacircmica de nebulosidade no momento da produccedilatildeo das termografias

(MACHADO et al 2012)

66

Figura 37 - Respostas da temperatura superficial e amplitude teacutermica dos compoacutesitos

A amplitude teacutermica obteve seus extremos de temperatura miacutenima no dia 22out agraves 15

horas e maacutexima no dia 28out agraves 12 horas variando cerca de 33 degC entre as placas do tipo

ldquoMdrdquo e cerca de 41 degC nas do tipo ldquoGrdquo

Considerando-se somente as granulometrias das partiacuteculas e comparando-se os

compoacutesitos G15 e Md 15 verifica-se que quanto maior a granulometria maior eacute a

temperatura superficial condiccedilatildeo percebida com maior ecircnfase entre G10 e Md 10 (Figura 38)

Figura 38 - Comparaccedilatildeo dos compoacutesitos considerando-se a mesma granulometria e percentual

de resina

67

Quanto agrave ANOVA os fatores natildeo foram significativos para as condiccedilotildees estudadas

(Tabela 20) embora nas anaacutelises de efeitos principais observa-se novamente que quanto

maior a granulometria maior a temperatura superficial com placas do tipo Grossa

respondendo com maiores valores em relaccedilatildeo agraves placas Meacutedias (Figura 39a) e considerando-

se a resina quanto maior o seu percentual menor satildeo os valores de temperatura superficial

das placas (Figura 39b) reforccedilando sua caracteriacutestica de isolamento teacutermico (Figura 40)

(LOPES 2009 MICHELS et al 2008) dificultando a passagem de calor para o interior do

compoacutesito mas apresentando temperatura mais expressiva na superfiacutecie (Figura 41 a b e c)

Fatores GL SQ QM F p-Valor

Granulometria 1 1383 1383 281 0192

Resina 1 023 023 004 0842

Interaccedilatildeo 1 428 428 087 0419

Erro 3 1477 492 - -

Total 6 3312 - - -

Tabela 20 - Anaacutelise ANOVA para a meacutedia das maacuteximas temperaturas superficiais registradas

por meio de termografia infravermelho

(a) (b)

Figura 39 ndash Curvas de respostas de efeitos principais para a temperatura superficial das

placas a) Granulometria b) Resina ()

68

Figura 40 - Visualizaccedilatildeo por microscopia oacutetica da superfiacutecie da placa Grossa 15ndash

Figura 41 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Grossa 15 a)

incidecircncia solar b) carga teacutermica parcialmente refletida e parcialmente na superfiacutecie da placa

c) imagem termograacutefica da placa

Poreacutem o mesmo comportamento natildeo ocorre nas placas do tipo Meacutedia onde haacute

predominacircncia de fibras do accedilaiacute e menor quantidade de resina e o compoacutesito Md 10 obteve as

menores temperaturas superficiais Esses resultados podem estar relacionados agraves

caracteriacutesticas de maior presenccedila de vazios nos compoacutesitos com fibras (Figura 42) de modo

que o preenchimento desses vazios pelo ar (ABREU et al 2011) permite menores

(a) (b) (c)

69

temperaturas na superfiacutecie (MICHELS et al 2008) aleacutem da absorccedilatildeo de calor tambeacutem pela

fibras respondendo como um material menos refletivo (WRAY AKBARI 2008)

Figura 42 - Comportamento esquemaacutetico da temperatura superficial na placa Meacutedia 10

A ocorrecircncia dos vazios eacute comumente provocada por falhas no processo de fabricaccedilatildeo

dos compoacutesitos aliado agrave caracteriacutestica de absorccedilatildeo que a fibra possui neste caso de forma

desigual prejudicando as propriedades das placas (SCHEIRS 2000 SURIANI et al 2012

YAN et al 2016)

Os vazios assim como a maior presenccedila das fibras que satildeo hidrofiacutelicas contribuem

ainda para o aumento da absorccedilatildeo de umidade (ROY CHOWDHURY et al 1992) de modo

que a energia das cargas teacutermicas absorvidas pelo compoacutesito Md 10 sejam utilizadas na

evaporaccedilatildeo da aacutegua absorvida conforme descrito por Michels et al (2008) resultando em

menores temperaturas superficiais quando comparadas agraves placas do tipo Grossa cujas

partiacuteculas do caroccedilo de accedilaiacute natildeo absorvem tanta umidade quanto as fibras

70

424 Potencialidades de uso das placas de accedilaiacute com resina de mamona

A partir dos resultados encontrados para cada um dos tipos de compoacutesitos produzidos

as propriedades fiacutesicas mecacircnicas e teacutermicas apontam um perfil de potencialidade de uso na

construccedilatildeo civil que varia conforme a composiccedilatildeo das placas

Vale ressaltar que para a Amazocircnia especificamente em Manaus a condiccedilatildeo climaacutetica

de altas temperaturas umidade relativa do ar e nebulosidade aliadas ao processo de expansatildeo

urbana com o surgimento de fenocircmenos de ilhas de calor (BARBOSA et al 2011 SOUZA et

al 2015) expressa uma forte necessidade de materiais adequados ao clima em consonacircncia

com a necessidade de construccedilotildees sustentaacuteveis incluindo o consumo de produtos regionais

que contribuam para a reduccedilatildeo das emissotildees de CO2 e consequente mitigaccedilatildeo da pegada de

carbono das edificaccedilotildees (ONU 2015)

Nesse sentido como visualizaccedilatildeo siacutentese de cada placa produzida neste trabalho estatildeo

apresentadas nas figuras de 43 a 47 as potencialidades de uso dos compoacutesitos de resiacuteduo de

accedilaiacute e resina bicomponente de mamona em construccedilotildees na Amazocircnia

71

Figura 43 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 15

72

Figura 44 - Siacutentese dos resultados da Placa Grossa 10

73

Figura 45 - Siacutentese dos resultados da Placa Misturada 125

74

Figura 46 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 15

75

Figura 47 - Siacutentese dos resultados da Placa Meacutedia 10

76

5 - CONCLUSOtildeES

Com base nos resultados obtidos e discutidos pode-se afirmar que

O uso das partiacuteculas do resiacuteduo de accedilaiacute potencializa a reduccedilatildeo dos impactos

ambientais gerados pela agroinduacutestria fornecendo a setores como da construccedilatildeo civil

a possibilidade de produccedilatildeo de novos materiais mais ecoloacutegicos contribuindo ainda

para a mitigaccedilatildeo das forccedilantes de desflorestamento da floresta Amazocircnia substituindo

uma parte da cadeia de consumo de madeira por accedilotildees de reaproveitamento de

materiais que geram indicadores de sustentabilidade nas edificaccedilotildees

A alta densidade dos paineis particulados evidencia o potencial de aplicaccedilatildeo como

forros divisoacuterias e portas sendo este uacuteltimo uso adaptado para situaccedilotildees como

molduras para elementos de arquitetura de interiores

Os baixos valores de variaccedilatildeo dimensional observados nos ensaios de inchamento e

absorccedilatildeo reforccedila o potencial de uso do caroccedilo em sua totalidade como mateacuteria prima

para a produccedilatildeo de placas e natildeo somente com o uso da fibra

Paineis de Grossa granulometria e 10 de resina (G10) satildeo promissores para uso

como forro por apresentar a menor quantidade de resina e atender agraves normas para o

ensaio de inchamento absorccedilatildeo e traccedilatildeo perpendicular embora tenha apresentado a

maior temperatura superficial

As temperaturas superficiais dos paineis com granulometria Grossa indicam respostas

de maior refletividade da radiaccedilatildeo teacutermica incidente que potencializam o conforto

teacutermico de ambientes internos com forros eco-alternativos

Os paineis com granulometria Meacutedia tecircm aplicaccedilatildeo indicada para divisoacuterias internas

sem funccedilatildeo estrutural ou ainda como preenchimento das mesmas e

Os paineis particulados devem ser estruturados em encaixes com perfis metaacutelicos ou

processos de colagens pelo natildeo atendimento das exigecircncias normativas para de

fixaccedilatildeo com parafusos

77

SUGESTOtildeES PARA TRABALHOS FUTUROS

Como sugestotildees para trabalhos futuros visando agrave continuidade do avanccedilo do

conhecimento cientiacutefico propotildeem-se

Este trabalho apresentou indicadores de respostas teacutermicas em compoacutesitos com

resiacuteduo de accedilaiacute servindo de subsiacutedio para novos estudos que incorporem anaacutelises de

temperatura superficial tambeacutem da face interna das placas para corroborar com

estudos de iacutendice de conforto teacutermico humano aleacutem do registro de nebulosidade e

condiccedilatildeo ambiental do microclima

Estudar os 5 tipos de placa em situaccedilatildeo de aplicaccedilatildeo como forro em protoacutetipos de

construccedilatildeo objetivando conhecer as respostas de microclima e conforto teacutermico para

as edificaccedilotildees na Amazocircnia

Analisar a durabilidade das placas por meio de ensaios de envelhecimento acelerado

nas condiccedilotildees de temperatura e umidade caracteriacutesticas do clima da regiatildeo e

Realizar pesquisas de desenvolvimento de potencialidades da placa do tipo Misturada

visto que esta contem o maior aproveitamento percentual do resiacuteduo de accedilaiacute

abarcando todas as granulometrias estudadas

78

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