Estabilização dimensional por meio do tratamento térmico e seus efeitos sobre as propriedades de painéis de partículas orientadas (OSB)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Del Menezzi, Claudio Henrique Soares
Data de Publicação: 2004
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/26735
Resumo: Orientador: Ivan Tomaselli
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spelling Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Agrárias. Programa de Pós-Graduação em Engenharia FlorestalTomaselli, Ivan, 1951-Del Menezzi, Claudio Henrique Soares2023-08-18T13:00:23Z2023-08-18T13:00:23Z2004https://hdl.handle.net/1884/26735Orientador: Ivan TomaselliTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Florestal. Defesa: Curitiba, 28/05/2004Inclui bibliografiaÁrea de concentraçao: Tecnologia e utilização de produtos florestaisA madeira, dada a natureza higroscópica, apresenta variações dimensionais quando em contato com a umidade, Os painéis reconstituídos de madeira são instáveis também em função das tensões de compressão impostas durante a etapa de prensagem. Essas tensões são liberadas quando o painel entra em contato com a umidade, implicando em variação de suas dimensões. Deste modo, o aumento da estabilidade dimensional tem sido uma grande área de estudos, já estando disponíveis uma série de métodos com esta finalidade. Os painéis de partículas orientadas (OSB) são um tipo de painel aglomerado estrutural que também apresenta instabilidade dimensional. O principal concorrente dos painéis OSB são os compensados, painéis muito mais estáveis. Os métodos propostos para a estabilização dimensional de painéis OSB não são aplicados em nível industrial, seja em função do custo ou de aspectos técnicos e operacionais. Assim, é importante o desenvolvimento de métodos que proporcionem aumento da estabilidade dimensional de painéis OSB, e que ao mesmo tempo sejam viáveis econômica e operacionalmente. Assim, o presente trabalho teve como objetivo principal propor um método para aumentar a da estabilidade dimensional de painéis OSB, e especificamente, avaliar a eficiência deste método em reduzir as variações dimensionais, analisar possíveis alterações com relação às suas propriedades, e por fim estudar a viabilidade operacional e econômica do método, para que possa ser utilizado industrialmente. Painéis OSB foram submetidos a tratamento térmico, que consistiu no aquecimento em prensa. Foram analisadas duas temperaturas (190°C e 220°C) e três tempos (12, 16, 20 minutos) num total de seis tratamentos. Propriedades físicas, mecânicas, colorimétricas e químicas dos painéis tratados foram comparadas com as propriedades de painéis não-tratados (testemunha). Analisou-se também a viabilidade operacional, custo e variáveis econômicas como taxa interna de retorno (TIR), valor presente líquido (VPL) e índice benefício-custo (IBC). Os resultados indicaram que o método proporcionou aumento na estabilidade dimensional, reduzindo o inchamento em espessura em até 50%, e a absorção de água em até 33%, em comparação com a testemunha. A comparação com o compensado indicou que estes incham menos em espessura, enquanto que os painéis tratados absorvem e adsorvem menos água. As propriedades mecânicas foram afetadas apenas parcialmente, com redução do módulo de ruptura e força máxima em até 23%. As demais propriedades mecânicas não foram afetadas pelo tratamento térmico. A cor dos painéis foi alterada moderadamente, enquanto que para as propriedades químicas, apenas a hemicelulose, principalmente galactose, foi bastante afetada. Análise mais detalhada demonstrou que a temperatura foi o fator mais importante para as alterações nas propriedades, enquanto que o fator tempo foi significativo principalmente para as propriedades físicas. Dentre os tratamentos avaliados, foram recomendados aqueles que contemplavam temperatura mais baixa por um período mais longo (190°C, 20') e temperatura mais elevada em menor tempo (220°C, 12') por apresentarem estabilidade dimensional superior à da testemunha e demais propriedades similares. O método mostrou-se viável, com impacto no custo de produção não superior a 5%. Adicionalmente, todas as variáveis econômicas analisadas (TIR, VPL, IBC) demonstraram a viabilidade econômica do tratamento térmico proposto.Wood is a hygroscopic material and therefore vary its dimensions in contact with moisture. Beyond the hygroscopic nature, reconstituide wood panels also are unstable because of the compression stress during the pressing stage. These stresses are released when the panel contacts the moisture, causing dimensional variations. In view of this, the improvement of the dimensional stability has been a great area of study, with several methods already available for this purpose. The oriented strandboard (OSB) is a type of structural panel that also presents dimensional instability. The main competitor of OSB panes is plywood, ,mainly because they are much more stable panels. The methods considered for the dimensional stabilization of OSB panels are not applied industrially, either because of the costs involved or due to operational and technical limitations. Thus, it is important to develop methods that provide the improvement of the dimensional stability of OSB panels and at the same time are viable both economically and operationally. The present work had as main objective to propose a method for the improvement of the dimensional stability of OSB, and specifically, to evaluate the efficiency of this method in reducing the dimensional variations, analyzing any possible alterations related to its properties, and finally to study the operational and economic viability of the method. OSB Panels supplied by the a manufacturer were submitted to thermal treatment, in a laboratorial press. Two temperatures (190°C and 220°C) and three times (12, 16, 20 minutes) (a total of six treatments) had been analyzed. Physical, mechanical, colorimetric and chemical properties of the treated panels were analysed, and the results were compared with the properties of untreated panels. The operational viability of the treatment was also analyzed, including cost and economic indicators such as internal rate of return (IRR), net present value (NPV) and cost-benefit index (CBI). The results indicated that treatment improved the dimensional stability, reduced the thickness swelling up to 50%, and the water absorption up to 33%, in comparison with the non-treated panels. The mechanical properties had been affected only partially, with reduction of the maximum force and modulus of rupture up to 23%. Other mechanical properties had not been affected by the thermal treatment. The color of the panels was slighy modified, while among the chemical properties, only hemicelulose (mainly galactose) was significantly affected. A more detailed analysis demonstrated that the temperature of treatment was the most important factor in the alterations of the properties, while that the time factor was significant mainly for the physical properties. Amongst the evaluated treatments, it was recommended the lower temperature for a longer period (190°C, 20 ') and higher temperature in shorter time (220°C, 12 ') because of their superior dimensional stability and similar properties if compared to untreated panels. The method revealed to be viable, with impact in the production cost not superior to 5%. Additionally, all the economic variables (IRR, NPV, CBI) had demonstrated the economic viability of the proposed thermal treatment.RESUMO A madeira, dada a natureza higroscópica, apresenta variações dimensionais quando em contato com a umidade. Os painéis reconstituídos de madeira são instáveis também em função das tensões de compressão impostas durante a etapa de prensagem. Essas tensões são liberadas quando o painel entra em contato com a umidade, implicando em variação de suas dimensões. Deste modo, o aumento da estabilidade dimensional tem sido uma grande área de estudos, já estando disponíveis uma série de métodos com esta finalidade. Os painéis de partículas orientadas (OSB) são um tipo de painel aglomerado estrutural que também apresenta instabilidade dimensional. O principal concorrente dos painéis OSB são os compensados, painéis muito mais estáveis. Os métodos propostos para a estabilização dimensional de painéis OSB não são aplicados em nível industrial, seja em função do custo ou de aspectos técnicos e operacionais. Assim, é importante o desenvolvimento de métodos que proporcionem aumento da estabilidade dimensional de painéis OSB, e que ao mesmo tempo sejam viáveis econômica e operacionalmente. Assim, o presente trabalho teve como objetivo principal propor um método para aumentar a da estabilidade dimensional de painéis OSB, e especificamente, avaliar a eficiência deste método em reduzir as variações dimensionais, analisar possíveis alterações com relação às suas propriedades, e por fim estudar a viabilidade operacional e econômica do método, para que possa ser utilizado industrialmente. Painéis OSB foram submetidos a tratamento térmico, que consistiu no aquecimento em prensa. Foram analisadas duas temperaturas (190°C e 220°C) e três tempos (12, 16, 20 minutos) num total de seis tratamentos. Propriedades físicas, mecânicas, colorimétricas e químicas dos painéis tratados foram comparadas com as propriedades de painéis não-tratados (testemunha). Analisou-se também a viabilidade operacional, custo e variáveis econômicas como taxa interna de retorno (TIR), valor presente líquido (VPL) e índice benefício-custo (IBC). Os resultados indicaram que o método proporcionou aumento na estabilidade dimensional, reduzindo o inchamento em espessura em até 50%, e a absorção de água em até 33%, em comparação com a testemunha. A comparação com o compensado indicou que estes incham menos em espessura, enquanto que os painéis tratados absorvem e adsorvem menos água. As propriedades mecânicas foram afetadas apenas parcialmente, com redução do módulo de ruptura e força máxima em até 23%. As demais propriedades mecânicas não foram afetadas pelo tratamento térmico. A cor dos painéis foi alterada moderadamente, enquanto que para as propriedades químicas, apenas a hemicelulose, principalmente galactose, foi bastante afetada. Análise mais detalhada demonstrou que a temperatura foi o fator mais importante para as alterações nas propriedades, enquanto que o fator tempo foi significativo principalmente para as propriedades físicas. Dentre os tratamentos avaliados, foram recomendados aqueles que contemplavam temperatura mais baixa por um período mais longo (190°C, 20') e temperatura mais elevada em menor tempo (220°C, 12') por apresentarem estabilidade dimensional superior à da testemunha e demais propriedades similares. O método mostrou-se viável, com impacto no custo de produção não superior a 5%. Adicionalmente, todas as variáveis econômicas analisadas (TIR, VPL, IBC) demonstraram a viabilidade econômica do tratamento térmico proposto. Palavras-chave: painéis de partículas orientadas, tratamento térmico, estabilidade dimensional, análise de investimentos.ABSTRACT Wood is a hygroscopic material and therefore vary its dimensions in contact with moisture. Beyond the hygroscopic nature, reconstituied wood panels also are unstable because of the compression stress during the pressing stage. These stresses are released when the panel contacts the moisture, causing dimensional variations. In view of this, the improvement of the dimensional stability has been a great area of study, with several methods already available for this purpose. The oriented strandboard (OSB) is a type of structural panel that also presents dimensional instability. The main competitor of OSB panels is plywood , mainly because they are much more stable panels. The methods considered for the dimensional stabilization of OSB panels are not applied industrially, either because of the costs involved or due to operational and technical limitations. Thus, it is important to develop methods that provide the improvement of the dimensional stability of OSB panels and at the same time are viable both economically and operationally. The present work had as main objective to propose a method for the improvement of the dimensional stability of OSB, and specifically, to evaluate the efficiency of this method in reducing the dimensional variations, analyzing any possible alterations related to its properties, and finally to study the operational and economic viability of the method. OSB Panels supplied by the a manufacturer were submitted to thermal treatment, in a laboratorial press. Two temperatures (190°C and 220°C) and three times (12, 16, 20 minutes) (a total of six treatments) had been analyzed. Physical, mechanical, colorimetric and chemical properties of the treated panels were analysed, and the results were compared with the properties of untreated panels. The operational viability of the treatment was also analyzed, including cost and economic indicators such as internal rate of return (IRR), net present value (NPV) and cost-benefit index (CBI). The results indicated that treatment improved the dimensional stability, reduced the thickness swelling up to 50%, and the water absorption up to 33%, in comparison with the non-treated panels. The mechanical properties had been affected only partially, with reduction of the maximum force and modulus of rupture up to 23%. Other mechanical properties had not been affected by the thermal treatment. The color of the panels was slighy modified, while among the chemical properties, only hemicelulose (mainly galactose) was significantly affected. A more detailed analysis demonstrated that the temperature of treatment was the most important factor in the alterations of the properties, while that the time factor was significant mainly for the physical properties. Amongst the evaluated treatments, it was recommended the lower temperature for a longer period (190°C, 20 ') and higher temperature in shorter time (220°C, 12 ') because of their superior dimensional stability and similar properties if compared to untreated panels. The method revealed to be viable, with impact in the production cost not superior to 5%. Additionally, all the economic variables (IRR, NPV, CBI) had demonstrated the economic viability of the proposed thermal treatment. Key-words: oriented strandboard, thermal treatment, dimensional stability, investment analysis.226f. : grafs., tabs.application/pdfDisponivel em formato digitalMadeira aglomeradaMadeira aglomerada - Propriedades térmicasTesesEstabilização dimensional por meio do tratamento térmico e seus efeitos sobre as propriedades de painéis de partículas orientadas (OSB)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALT - DEL MENEZZI, CLAUDIO HENRIQUE SOARES.pdfapplication/pdf11193575https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/26735/1/T%20-%20DEL%20MENEZZI%2c%20CLAUDIO%20HENRIQUE%20SOARES.pdf4dcb03e2a46937a94c3322f644c9e225MD51open accessTEXTT - DEL MENEZZI, CLAUDIO HENRIQUE SOARES.pdf.txtExtracted Texttext/plain381917https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/26735/2/T%20-%20DEL%20MENEZZI%2c%20CLAUDIO%20HENRIQUE%20SOARES.pdf.txt750b328ae69d193da7fcd2500a4dfa6eMD52open accessTHUMBNAILT - DEL MENEZZI, CLAUDIO HENRIQUE SOARES.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1208https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/26735/3/T%20-%20DEL%20MENEZZI%2c%20CLAUDIO%20HENRIQUE%20SOARES.pdf.jpg6fe37f90f575222ea1eaf4072069f0b9MD53open access1884/267352023-08-18 10:00:23.113open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/26735Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082023-08-18T13:00:23Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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