PAINÉIS DE MADEIRA – CIMENTO composição, processo de produção, características e aplicações.

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE GURUPI
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
PAINÉIS A BASE DE MADEIRA
GURUPI,
DEZEMBRO DE 2011
UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE GURUPI
CURSO DE ENGENHARIA FLORESTAL
PAINÉIS DE MADEIRA – CIMENTO: composição, processo de produção, características e aplicações.
 
Acadêmico: Leovigildo A. Costa Santos 
GURUPI,
DEZEMBRO DE 2011
INTRODUÇÃO
	Os painéis particulados constituídos pelos aglomerados, painéis minerais e painéis de fibra são produtos com maior valor agregado, quando comparados com a madeira in natura ou com os produtos sem industrialização ou semi-industrializados. Essa modalidade de uso da madeira vem substituindo os produtos tradicionalmente usados e vários tipos de painéis vêm ganhando espaço comercial em virtude da melhor relação preço/desempenho e da crescente conscientização, dentro da sociedade moderna, de que não é mais viável a convivência com processos que utilizam reservas florestais, com níveis elevados de perdas (SANTOS, et al., 2008).
	O primeiro produto composto de madeira e cimento apareceu no mercado com a denominação de "Heraklith" no ano de 1914, e veio a ser muito popular na Alemanha. Ainda no mesmo ano na Áustria, surgiu a primeira chapa de partículas excelsior feita com magnesita em escala industrial.
	Segundo LATORRACA (1996), a utilização do cimento comum como aglutinante em chapas minerais, iniciou-se em 1928, mas seu crescimento só ocorreu após a II Guerra Mundial. A produção em larga escala de chapas de madeira-cimento surgiu em 1976 na Alemanha e atualmente estes painéis são bastante utilizados além da Alemanha, no Japão e na Suíça.
	A boa aceitação dos painéis de madeira-cimento se dá principalmente pelas características que esse tipo de painel apresenta como: maior durabilidade em relação aos outros painéis, difícil combustão, maior resistência as intempéries, além de ser resistente também ao ataque de agentes degradadores da madeira (xilófogos) como cupins, insetos e fungos. Esses fatores contribuem para que o painel de madeira – cimento possa vir a se tornar um produto de destaque no mercado de produtos derivados da madeira.
	A indústria madeireira vem ao longo dos anos incrementando sua produção de painéis de madeira, tanto na quantidade produzida como na diversidade de matérias - primas empregadas, oriundas de florestas nativas e plantadas. Tem ocorrido também uma ampliação do leque de outros materiais (orgânicos e inorgânicos) que são misturados à madeira para a fabricação de novos produtos tais como, cimento-madeira, gesso-madeira, madeira-plástico etc., aumentando a sua participação no mercado de compósitos para utilização em fins específicos, onde a madeira sozinha não responde às necessidades de uma determinada aplicação (MACEDO, D. G., 2008).
	Com a expansão do setor florestal há o surgimento também de vários produtos que derivam da madeira, que vêm a agregar valor a esse material e também a dar um destino correto para os restos da indústria madeireira, como serragem e restos de toras de muitas espécies; porém, o uso de madeira e cimento na fabricação de painéis pode ter algumas limitações dependendo da espécie a ser usada, pois na madeira estão presentes muitas substâncias que podem interferir nas características finais do produto e em alguns casos até dificultar impedir a cura correta do cimento afetando assim as propriedades químicas e físicas do painel. Para que essa característica da madeira não interfira de forma significativa na produção e no mercado deste tipo de painel várias pesquisas vêm sendo feitas para encontrar formas de tratamento da madeira que ajude a retirar grande parte desses atrativos e substâncias.
	LATORRACA (1996) diz que, várias pesquisas, ainda poucas realizadas no Brasil, têm mostrado que tratamentos adequados são capazes de tornar essas espécies aceitáveis, minimizando assim seus efeitos inibidores. Estes tratamentos têm sido empregados com sucesso, mesmo em espécies consideradas aptas, melhorando significativamente a qualidade do produto acabado. Os tratamentos incluem basicamente a extração das substâncias químicas inibidoras, através da imersão das partículas em água fria ou quente, e adição de produtos químicos, que neutralizarão os efeitos dessas substâncias. O conhecimento e a aplicação desses tratamentos implicam em aumentar a quantidade do número das espécies que podem ser utilizadas em combinação com o cimento, para produção de chapas minerais.
	Painéis particulados podem ser produzidos com o propósito de aproveitamento de resíduos madeireiros, desde que o controle sobre o material lignocelulósico seja realizado sem que haja prejuízo na qualidade do produto final, visto que as variações entre espécies, tipos de madeira, como também composição química da mesma produzem diferentes efeitos nos painéis particulados (SANTOS, et al., 2008).
	O uso de painéis de madeira – cimento é muito popular em países europeus e asiáticos, porém no Brasil esse produto ainda não tem um devido reconhecimento como ocorre com os compensados e sarrafeados, nem pesquisas maiores relacionadas ao processo de produção e quanto ao seu uso, o que causa um atraso tecnológico na produção desse tipo de painel. O fato de poder – se usar resíduos da produção e industrialização da madeira na fabricação desse tipo de painel é uma ótima alternativa para se dar um destino melhor para esses restos que na sua maioria são descartados no meio ambiente em locais impróprios, além é claro na perda econômica, pois aproveitamento poderia gerar receitas. 
	Um dos fatos que também não favorece a produção em larga escala é a lenta velocidade na cura dos painéis (REVISTA DA MADEIRA, 2003).
COMPOSIÇÃO DOS PAINÉIS DE MADEIRA - CIMENTO
	
	A tecnologia de produção dos painéis de cimento-madeira é muito similar ao processo de produção de aglomerados com resina sintética. Esse tipo de painel (cimento-madeira) apresenta uma composição relativamente simples. Ele é composto basicamente de partículas ou fibras de madeira (Agregado), cimento Portland (Aglomerante) e água, numa proporção de 1:3:1,5 (com base no peso). Aditivos químicos têm sido usados com o objetivo de reduzir o tempo de endurecimento do cimento, acelerando o desenvolvimento da resistência. 
	Nos painéis de cimento – madeira, a resina termofixa do tipo uréia – formaldeído é substituída pelo cimento, cujo processo de endurecimento é decorrente de reações exotérmicas resultante da hidratação do cimento na presença de água (IWAKIRI & PRATA 2008)
	Em geral a maioria dos produtos lignocelulósicos possa, teoricamente, ser empregados como matéria-prima para, junto com o cimento, compor as chapas minerais. A exigência maior se refere quanto à composição química desse material, a qual pode afetar a solidificação do cimento. 
	Pesquisas mostram que a capacidade de solidificação do cimento na presença da madeira, é determinada pela composição química da mesma. Os extrativos da madeira são os de inibição da solidificação do cimento. Seus princípios ativos são os compostos fenólicos e os carboidratos livres. Assim, a limitação intrínseca ao uso de uma determinada matéria-prima, está relacionada, principalmente a garantia do seu suprimento contínuo e das suas propriedades químicas. Tratamentos têm sido empregados, com sucesso, visando eliminar ou minimizar os efeitos inibidores de substâncias químicas presentes na madeira. Estes se baseiam essencialmente na redução destas por meio físico, químico ou biológico. 
	A madeira, matéria-prima mais utilizada como agregado, é utilizada sob duas formas, ou seja, na forma de pequenas partículas que compõe os painéis chamados de cimento-madeira, ou na forma de fibras que compõe os painéis conhecidos como fibro-cimento. Os aglomerantes inorgânicos empregados na manufatura das chapas minerais são a gipsita (gesso natural) e o cimento Portland, sendo este último um dos mais empregados. A combinação entre a madeira nas suas duasdiferentes formas e os tipos de aglomerante, gesso e cimento Portland, geram as principais categorias de produtos que são destinados a vários e diferentes usos. Estes produtos são os mais difundidos e utilizados em vários países e apresentam as principais características que fazem com que as chapas de cimento-madeira sejam um material ideal para uso tanto em exterior como interior em construções civis. 
	Os aditivos podem ser orgânicos e inorgânicos quanto a sua composição. Em chapas de cimento-madeira têm sido empregados com o propósito de se reduzir o tempo de endurecimento do cimento, acelerando a pega e encurtando a cura. Os aceleradores, como são chamados, tem a função de eliminar os efeitos desfavoráveis das substâncias da madeira solúveis em água, sobre o endurecimento, além de reduzir o longo período de tempo de cura dos painéis. Os sais, cloreto de cálcio e cloreto de magnésio são alguns dos aditivos utilizados. O aditivo acelerador cloreto de cálcio é o que vem sendo, destacadamente, o mais utilizado durante décadas, provavelmente, porque este aditivo acelera eficientemente a hidratação dos silicatos de cálcio, principalmente o C3S, além de ser muito barato.
PROCESSO DE PRODUÇÃO
	A madeira é armazenada em um pátio por cerca de dois meses para ser sujeita a tratamento contra organismos degradadores (principalmente fungos), essa armazenagem serve também para que haja uma redução no teor de umidade da madeira e para que ocorra a degradação de algumas substâncias que possam vir a retardar e prejudicar o processo de cura do cimento. Após esse processo de armazenagem a madeira será descascada e seccionada (picada) em toletes com cerca de 50 cm cada.
	Na sequência os toletes são destinados para um gerador de partículas onde serão geradas partículas com cerca de 0, 3 mm de espessura e de 10 a 30 mm de comprimento que vão para um moedor onde esse tamanho será reduzido. As partículas serão então estocadas em um silo e, serão separadas as partículas provenientes do miolo e da superfície por peneiras mecanizadas.
	Os materiais básicos, madeira e cimento, são misturados com os outros aditivos numa estação de mistura. Em plantas com capacidade diária de produção de 100 m3, a mistura de material para as camadas interna e externa é feita em equipamentos separados. A alimentação de componentes individuais é sempre feita em relação ao peso absolutamente seco da madeira. A umidade da madeira é determinada continuamente. Todo material é pesado em bateladas. A receita básica prevê aproximadamente 60% cimento, 20% madeira, e aproximadamente 20% água quimicamente e fisicamente aderida.
	A proporção de cimento pode ser facilmente reduzida, e assim a proporção de material orgânico pode ser aumentada, porém as propriedades do material acabado serão alteradas. A qualidade da formação está diretamente relacionada com a tolerância em espessura das chapas acabadas. E absolutamente necessário manter-se as tolerâncias dentro de limites estreitos. Desde que o material a ser injetado possui alto teor de umidade pelas condições do processo, a estação de formação é especialmente ajustada.
O sistema de classificação por ar utilizado na formação de colchões de chapas de partículas convencionais foi modificado para este processo para permitir o espalhamento do material relativamente pesado e com alto conteúdo de umidade, com alto grau de acuracidade. Excelente qualidade superficial é obtida sem problemas desde que a separação do material a ser espalhado seja acompanhada de acordo com o tamanho das partículas (flake). Em plantas com capacidade de produção diária de 50 m3, uma estação formadora é suficiente, plantas maiores operam com 2 ou 3 estações. 	A acuracidade da formação é controlada por meio de unidades controladoras de raios gama. O peso é também controlado por uma unidade, e colchões que estão fora dos limites de tolerância em pesos, são removidos da linha de produção e voltam para a estação formadora. O colchão é formado de modo contínuo em esteiras, sendo separado além da máquina formadora, e esquadrejado nas dimensões brutas da chapa. O material resultante do corte é reciclado e volta a estação formadora. Os colchões são colocados em implementos de grampos após a formação. A pilha das chapas é então prensada numa prensa até a espessura desejada e fechada numa grade com grampos. Uma pressão específica de até 25 kg/cm2 é requerida para o processo de prensagem. A espessura dada resulta da espessura da chapa mais a espessura da forma, e o número de chapas por pilha. 
	O processo de cura leva um tempo relativamente longo. Durante este tempo a pilha de chapas deve ser grampeada com bastante firmeza, sendo que o equipamento precisa ser sólido e de desenho exato. Para se ter um processo de endurecimento sob condições controladas, a pilha de chapas fixas é removida da prensa e é pré-endurecidas numa câmara de endurecimento sob influência de calor. Após aproximadamente 6 - 8hs, a separação pode ser feita. As chapas são transportadas para a área de estocagem, recebendo um pré-esquadrejamento e sendo empilhadas em paletes. O material resultante do esquadrejamento pode ser adicionado ao material destinado à camada do miolo na seção de mistura. Após o desmanche das pilhas, uma operação de pré-esquadrejamento é realizada seguido por estocagem numa seção de maturação. A maturação dos painéis leva dezoito dias.
	Após este período, as chapas já adquiriram aproximadamente suas propriedades. As propriedades tecnológicas são determinadas após este tempo. Antes de deixarem a planta, as chapas precisam adquirir umidade de equilíbrio com o ambiente de uso. Esta etapa é necessária para se obter estabilidade da umidade do painel, e é realizada numa câmara de aclimatização. Cada chapa passa individualmente através deste sistema. De acordo com a aplicação ou exigências dos consumidores, as chapas podem ser lixadas em uma ou ambas as faces. Por meio do processo de lixamento a espessura do painel é mantida constante, dentro de certos limites. Para acabamento das bordas, maquinarias convencionais de indústrias de chapas de partículas podem ser utilizadas.
Figura 01: Processo de produção de painéis de madeira – cimento.
CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES
	As principais características dos painéis de madeira – cimento são: maior resistência a intempéries, a combustão,a umidade, aos fungos e aos ataques de insetos, maiores quantidades de cimento elevam o custo final, maior proporção de madeira na mistura tem a vantagem de reduzir a densidade do painel, Isolamento térmico e acústico, pode ser usado externo e internamente e como componente estrutural nas construções, pode ser cortado, furado, fresado e lixado.
	A aplicação dos painéis de cimento-madeira vai além dos usos indicados para o aglomerado convencional, especialmente em ambientes úmidos e com riscos de incêndios, onde o emprego de aglomerados convencionais se torna inadequado. Os painéis de cimento-madeira são muito versáteis e leves, resistentes ao fogo e à umidade e têm boa resistência mecânica. Já foram comparados com uma grande variedade de produtos, dentre os quais se destacam os painéis à base de madeira, tais como compensados, chapas de média densidade e o aglomerado à base de uréia-formaldeído. 	Dados sobre propriedades mecânicas, resistência à umidade, resistência à abrasão, trabalhabilidade, estabilidade dimensional, etc. foram comparados entre esses produtos, e os resultados indicam que os painéis de cimento-madeira apresentam grandes potencialidades de mercado. Seu uso é destacado para paredes de casas pré-fabricadas, bancadas, parapeitos, pisos, revestimentos de túneis, paredes divisórias, paredes isolantes térmico-acústicas, portas corta-fogo, forrações de tetos, etc. A sua utilização não abrange somente residências, mas também pavilhões, estádios e edifícios públicos, estando presente em banheiros, lavanderias, cozinhas, etc. (MACEDO, D. G. 2008).
	
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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IWAKIRI, S.; PRATA, J. G. Utilização da madeira de Eucalyptus grandis e Eucalyptus dunnii na produção de painéis de cimento – madeira. Revista Cerne, Lavras, v. 14, n.1, p. 68-74, jan/mar. 2008. Disponível em: http://redalyc.uaemex.mx/pdf/744/74414109.pdf. Acessado em: 02 de dez. 2011.
LATORRACA, J. V. F. ESTUDO DÂ VIABILIDADE DO USO DA ESPÉCIE Eucalyptus dunnii (Maid) NA MANUFATURA DE PAINÉIS DE MADEIRA-CIMENTO. Disertação (Mestrado em Ciências Florestais) – Setor de Ciências Agrárias, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, 1996. Disponível em: http://dspace.c3sl.ufpr.br/dspace/bitstream/handle/1884/25197/D%20%20LATORRACA,%20JOAO%20VICENTE%20DE%20FIGUEIREDO.pdf?sequence=1. Acessado em: 02 de dez. 2011.
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MACEDO, D. G. (2008). Compósitos de Serragem de Madeira e Resíduos de Recauchutagem de Pneu. Tese (Doutorado em Ciências Florestais, Publicação PPGEFL.TD - 012/2008) - Departamento de Engenharia Florestal, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 144p.
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 Estocagem das materias-primas Produção de partículas 					
							 
 moagem das partículas 
												Fracionamento das partículas		 estocagem
 Mistura das camadas com cimento 
 e aditivos químicos Formação do colchão Prensagem 
 
 Cura, endurecimento
 
 Maturação 
Pátios de madeira
Acabamento
Aclimatização
Produtos químicos