PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA E RIGIDEZ DE PAINÉIS DE PARTÍCULAS DE Eucalyptus grandis E CASCA DE AVEIA

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A Engenharia transformando ideias em soluções inteligentes 
Anais do 2° COEN – Congresso de Engenharias – Universidade Federal de São João del-Rei – MG 
Anais do 12° CONEMI – Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial 
PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA E RIGIDEZ DE PAINÉIS DE PARTÍCULAS 
DE Eucalyptus grandis E CASCA DE AVEIA 
 
Francisco Antonio Rocco Lahr 
(1)
 (frocco@sc.usp.br), Luciano Donizeti Varanda 
(1)
 
(lu.varanda@hotmail.com), Maria Fátima do Nascimento 
(1)
 (fati@sc.usp.br), Laurenn Borges de 
Macedo (laurennmacedo@usp.br) 
 
(1) Universidade de São Paulo (USP); Escola de Engenharia de São Carlos – EESC, Departamento de Engenharia de 
Estruturas – SET, Laboratório de Madeiras e de Estruturas em Madeiras - LaMEM 
 
RESUMO: Os painéis à base de madeira vêm sendo amplamente utilizados em todo o mundo, em 
substituição a madeira maciça em diversos segmentos da indústria madeireira. Por outro lado, o 
aproveitamento de resíduos sólidos vem sendo cada vez mais comum, se tornando uma alternativa de 
insumo para vários processos industriais. Este estudo trata da produção e avaliação de painéis de 
partículas de Eucalyptus grandis e casca de aveia (Avena sativa), aderidas sob pressão com resina 
poliuretana à base de mamona. As propriedades na flexão estática dos painéis produzidos foram 
avaliadas com base nas normas ABNT NBR 14810:2006, ANSI A208.1:1999, BS EN 312:2003 e CS 
236-66:1968. Realizou-se uma análise de variância (ANOVA) para avaliar a influência dos fatores: 
madeira de Eucalyptus grandis, com proporções mássicas 70, 85 e 100%, casca de aveia, nas 
proporções 15, 30 e 100% e adesivo poliuretano à base de mamona nas proporções 10, 12 e 14%, 
assim como a combinação entre ambos, nas variáveis respostas: módulo de elasticidade (MOE) e 
módulo de ruptura (MOR), ambos na flexão estática. Os resultados da análise estatística revelaram 
que as composições de Eucalyptus grandis, adesivo e casca de aveia foram significativas sobre o 
MOE e o MOR. 
 
PALAVRAS-CHAVE: Painéis de partículas, Eucalyptus grandis, Casca de aveia, Análise de 
variância (ANOVA), Propriedades na flexão estática. 
 
PROPERTIES OF STRENGTH AND STIFFNESS OF PARTICLEBOARDS 
Eucalyptus grandis AND OAT HULLS 
 
ABSTRACT: The wood-based panels have been widely used around the world, replacing solid wood 
in various segments of the timber industry. Moreover, the use of solid waste is becoming more 
common, becoming an alternative feedstock for various industrial processes. This study addresses the 
production and evaluation of particle boards of Eucalyptus grandis and oat hulls (Avena sativa), 
pressure bonded with polyurethane resin-based castor. The properties in static bending of the panels 
produced were evaluated based on standards ABNT NBR 14810:2006, ANSI A208.1: 1999, BS EN 
312:2003 and CS 236-66:1968. We performed an analysis of variance (ANOVA) to evaluate the 
influence of: Eucalyptus grandis, with mass ratios 70, 85 and 100%, oat hulls, in the proportions 15, 
30 and 100% polyurethane adhesive based on castor oil in the proportions 10, 12 and 14%, and the 
combination of both variables replies: modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR), 
both in static bending. The results of statistical analysis indicated that the compositions of Eucalyptus 
grandis, adhesive and oat hulls were significant over the MOE and MOR. 
 
KEYWORDS: Particleboards, Eucalyptus grandis, Oat hulls, Analysis of variance (ANOVA), 
Bending properties. 
 
2° COEN – UFSJ 
12° CONEMI 
São João del-Rei, Minas Gerais, 02 a 05 de Outubro de 2012 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
Os painéis à base de madeira merecem destaque no cenário dos produtos derivados da 
madeira, justamente por ser a principal matéria prima de uma gama de indústrias de outros 
setores madeireiros, como indústrias de móveis, de embalagens e muitos segmentos da 
construção civil. É plausível destacar, dentre os painéis à base de madeira, que o painel de 
partículas é o mais consumido hoje no mundo. No Brasil, segundo dados do setor, o painel de 
partículas se encontra num notável acréscimo produtivo, além de continuar apresentando 
perspectivas de crescimento para os próximos anos (ABIPA, 2012). 
Resíduos da agroindústria brasileira estão disponíveis em grande volume e apresentam 
significativo potencial de emprego. Segundo Tamanini e Hauly (2004), a produção de 
resíduos nestes segmentos é de aproximadamente 250 milhões de toneladas por ano. 
Os painéis de partículas, ou painéis aglomerados, podem ser produzidos a partir de 
qualquer material lignocelulósico que confere alta resistência mecânica e peso específico pré-
estabelecido, justamente pela estrutura lignocelulósica ser semelhante à da madeira 
(ROWELL; HAN; ROWELL, 2000). 
Diversos pesquisadores obtiveram êxito em relação ao desenvolvimento, 
caracterização e aplicação de painéis à base de madeira compostos por resíduos 
agroindustriais, como bambu (ARRUDA, 2009), resíduos de Pinus sp tratado com 
preservante CCB (BERTOLINI, 2011), resíduos de indústria de celulose (PEDRAZZI, 2005), 
resíduos industriais madeireiros (PIERRE, 2010), resíduos variados de diferentes espécies de 
madeira (PELISSARI et al, 2010), rejeitos oriundos da cana-de-açúcar (BATTISTELLE et al, 
2010), casca de arroz (MELO et al, 2009), fibras de Pinus elliottii em produtos de 
fibrocimento (MORTON; COOKE; AKERS, 2010), entre outros. Entretanto, a qualidade final 
do produto pode ser limitada pela escolha do material. 
Dentre esses resíduos agroindustriais, a casca de aveia gerada no processo de 
beneficiamento do cereal aveia apresenta um grande potencial principalmente em relação à 
disponibilidade de matéria prima. A aveia, produto alimentício usualmente consumido no 
país, apresentou em 2011 uma produção que superou as 500 mil toneladas, sendo que destas, 
a casca que é um subproduto da moagem do grão, representa cerca de 30% do peso, isto é, 
aproximadamente 150 mil toneladas por ano. A casca da aveia tem sido descartada durante o 
processamento do grão, se tornando um poluente ao meio ambiente. Desta maneira, faz-se 
necessário e oportuno estabelecer alternativas para sua reutilização (WEBSTER, 1996). 
A qualidade dos painéis à base de madeira é avaliada através de suas propriedades 
físico-mecânicas, como flexão estática (módulos de elasticidade e de ruptura), adesão interna, 
densidade, resistência ao arrancamento de conectores, absorção de água, inchamento em 
espessura, entre outros (IWAKIRI, 2005). 
Neste contexto, o objetivo deste trabalho é produzir painéis de partículas de 
Eucalyptus grandis e casca de aveia e avaliar o desempenho destes na flexão estática. E 
através de uma análise de variância (ANOVA), avaliar a influência dos fatores e níveis: 
madeira de Eucalyptus grandis, casca de aveia e adesivo poliuretano à base de mamona, 
assim como da combinação entre ambos, nas variáveis respostas: módulo de elasticidade 
(MOE) e módulo de ruptura (MOR), permitindo verificar os fatores e níveis mais 
significativos utilizados na elaboração dos compósitos. Em linhas gerais, este trabalho 
consiste no estudo e utilização de materiais “verdes”, ecológicos e sustentáveis na produção 
dos painéis de partículas, como o Eucalyptus grandis (madeira de reflorestamento), a casca de 
aveia (resíduo agroindustrial) e a resina poliuretana à base de mamona (de procedência natural 
e renovável). 
 
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12° CONEMI 
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2. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 Preparo da matéria prima 
 
Para manufatura dos painéis foram utilizadas partículas da madeira de Eucalyptus 
grandis e de casca de aveia. Tais partículas foram geradas em um moinho de facas do tipo 
Willye da Marconi, modelo MA 680, utilizando-se peneira de 2,8 mm de abertura. A madeira 
de Eucalyptus grandis foi obtida de empresas da cidade e região de São Carlos - SP, enquanto 
que a casca de aveia foi obtida de indústrias do setor, entre elas a PEPSICO S.A., responsável 
pela produção da Aveia Quaker, localizada na cidade de Porto Alegre - RS. 
 
2.2 Manufatura dos painéis 
 
Na confecção dos painéis foi utilizada resina poliuretana à base de mamona, do tipo 
bicomponente, na proporção 1:1 entre pré-polímero e poliol, adquirida no mercado local, por 
existirem várias indústrias químicas que produzem tal resina. 
Em cada painel foram utilizados 640g de partículas aglutinadas com o adesivo 
poliuretano à base de mamona, nas proporções 10, 12 e 14% em relação à massa das 
partículas. Manteve-se fixo a quantidade de partículas, variando-se a razão de compactação e, 
consequentemente, a densidade dos painéis, que apresentou valores na faixa de 802 a 1068 
kg/m
3
. Os painéis produzidos são de alta densidade, isto é, acima de 800 kg/m
3 
(IWAKIRI, 
2005). 
Os parâmetros utilizados na prensagem foram: pressão de 4 MPa, tempo de 10 
minutos e temperatura de 100ºC. Tais parâmetros, bem como as dimensões dos resíduos 
foram avaliados por Nascimento (2003). Os painéis de partículas confeccionados foram 
divididos em grupos, de acordo com as diferentes proporções de partículas de cada material 
(Eucalyptus grandis e casca de aveia). A Tabela 1 apresenta os fatores e níveis utilizados para 
o planejamento dos experimentos, dando origem a doze condições experimentais (CE), assim 
como apresentado na Tabela 2. 
 
TABELA 1. Fatores e níveis experimentais. 
Fatores de entrada (%) Níveis experimentais 
Eucalyptus grandis 100 85 70 0 
Casca de aveia 0 15 30 100 
Adesivo 10 12 14 X 
 
 
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TABELA 2. Composição entre fatores. 
CE Proporções constituintes 
1 100% Eucalyptus grandis - 10% adesivo 
2 100% Eucalyptus grandis - 12% adesivo 
3 100% Eucalyptus grandis - 14% adesivo 
4 (85% Eucalyptus grandis - 15% Oat hulls) - 10% adesivo 
5 (85% Eucalyptus grandis - 15% Oat hulls) - 12% adesivo 
6 (85% Eucalyptus grandis - 15% Oat hulls) - 14% adesivo 
7 (70% Eucalyptus grandis - 30% Oat hulls) - 10% adesivo 
8 (70% Eucalyptus grandis - 30% Oat hulls) - 12% adesivo 
9 (70% Eucalyptus grandis - 30% Oat hulls) - 14% adesivo 
10 100% Casca de aveia - 10% adesivo 
11 100% Casca de aveia - 12% adesivo 
12 100% Casca de aveia - 14% adesivo 
 
Para cada condição experimental (CE) foram produzidos seis painéis de partículas 
idênticos, totalizando 72 painéis, com espessura nominal de 1 cm, por ser esta uma das mais 
usuais no comércio deste produto, e dimensões nominais de 28 x 28 cm. 
 
2.3 Ensaios realizados e análise dos resultados 
 
A Figura 1 apresenta a máquina universal de ensaios e os corpos de prova das 
condições experimentais avaliadas. 
 
 
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(a) (b) 
 
FIGURA 1. (a) Máquina universal de ensaios e (b) corpos de prova de flexão estática (MOE 
e MOR). 
 
De cada painel foram retirados corpos de prova para determinação das propriedades 
mecânicas avaliadas (MOE e MOR), ambos obtidos pelo ensaio de flexão estática a três 
pontos. 
As dimensões dos corpos de prova assim como os ensaios mecânicos foram realizados 
de acordo com as recomendações da norma ABNT NBR 14810:2006. Os resultados obtidos 
nos ensaios mecânicos foram submetidos a uma análise de variância (ANOVA). 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
É pertinente mencionar que a norma brasileira ABNT NBR 14810:2006 estabelece 
requisitos para as propriedades físico-mecânicas de painéis de partículas, exceto para o MOE. 
Para este, foram adotados os requisitos estabelecidos pelas normas ANSI A208.1:1999, BS 
EN 312:2003 e CS 236-66:1968. A Tabela 3 apresenta os valores médios do MOE e do MOR, 
dos painéis produzidos. 
 
TABELA 3. Valores médios das variáveis respostas por condição experimental. 
CE 
MOR 
(MPa) 
CV 
 (%) 
MOE 
(MPa) 
CV 
 (%) 
1 18 19,5 2349 14,0 
2 19 14,2 2581 12,7 
3 24 14,0 2982 10,0 
4 18 18,6 2366 17,6 
5 18 8,0 2364 9,3 
6 24 16,5 2916 11,4 
 
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7 20 14,6 2342 9,5 
8 20 21,5 2389 8,8 
9 21 20,2 2560 17,3 
10 24 17,1 1942 13,3 
11 25 16,1 2078 9,5 
12 27 11,0 2171 4,0 
 
A Tabela 4 apresenta os resultados encontrados da ANOVA para as médias das 
variáveis respostas investigadas, encontrando-se sublinhado os p-valores menores ou iguais a 
0,05 (5%), considerados significativos a um nível de confiabilidade de 95% 
(MONTGOMERY, 2005). 
 
TABELA 4. P-valores encontrados para os fatores e interações investigados. 
 P-valores 
Fatores experimentais 
MOR 
(MPa) 
MOE 
(MPa) 
Eucalyptus grandis 0,000 0,000 
Adesivo 0,003 0,004 
Casca de aveia 0,000 0,000 
Eucalyptus grandis - Adesivo 0,555 0,531 
Casca de aveia - Adesivo 0,512 0,231 
 
Para análise de variância (ANOVA) fazem-se os pressupostos que ambas as amostras 
são extraídas a partir de populações independentes, que podem ser descritas por uma 
distribuição normal (MONTGOMERY, 2005). A Figura 2 exibe os gráficos residuais para as 
variáveis respostas investigadas, a fim de verificar se o método utilizado atende as premissas 
assumidas. Os pontos distribuídos uniformemente ao longo da reta atendem as condições de 
normalidade exigidas para validação do modelo da ANOVA. 
 
 
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 (a) 
 
 (b) 
FIGURA 2. Gráficos de normalidade para: (a) módulo de elasticidade e (b) módulo de 
ruptura. 
 
Os coeficientes de variação obtidos para o MOE, na faixa de 4 a 17,6%, são 
semelhantes aos encontrados por Bertolini (2011). 
Todos os valores obtidos para o MOE atenderam ao requisito da norma BS EN 
312:2003 (valor mínimo de 2050 MPa), exceto a condição experimental 10. As normas ANSI 
A208.1:1999 e CS 236-66:1968 estabelecem o valormínimo de 2400 MPa para o MOE. Os 
requisitos destas normas são atendidos em quatro (CE 2, 3, 6 e 9 – Tabela 3), das doze 
condições experimentais avaliadas. 
Os valores experimentais do MOE variaram entre 1654 e 3593 MPa. Os p-valores 
0,000; 0,004 e 0,000 sublinhados na Tabela 4 revelam que as composições percentuais de 
Eucalyptus grandis, adesivo e casca de aveia, respectivamente, foram significativas sobre o 
MOE. A Figura 3 exibe os principais efeitos das composições dos fatores experimentais sobre 
o MOE. Observa-se que o MOE é diretamente proporcional ao aumento da composição 
percentual de Eucalyptus grandis e adesivo, Figuras 3a e 3c, respectivamente. A adição das 
composições percentuais de Eucalyptus grandis e adesivo levaram a aumentos de 20,5 e 
13,5%, respectivamente, no MOE. 
A adição progressiva da composição de casca de aveia gerou uma redução no MOE, 
sendo de 19,5% a maior diferença encontrada, de 0 a 100% de casca de aveia. 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
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 (c) 
FIGURA 3. Gráficos dos efeitos principais sobre o módulo de elasticidade (MOE): (a) 
Frações de Eucalyptus grandis; (b) Frações de casca de aveia e (c) Frações de adesivo. 
 
As interações Eucalyptus grandis-adesivo e casca de aveia-adesivo não afetaram 
significativamente o MOE, apresentando p-valores superiores a 0,05 (Tabela 4). 
Ressalta-se que a fração 0% de casca de aveia (Figura 3b) implica nas condições 
experimentais C1, C2 e C3, isentas deste reforço (Tabela 2). 
Autores como Lee e Kang (1998) e Melo et al. (2009) obtiveram resultados semelhantes ao 
deste estudo, quanto ao fenômeno da redução do MOE à medida que se aumenta o percentual 
de adição de outro material (neste caso, a casca de aveia). 
Esta divergência de resultados pode se dever às muitas variáveis envolvidas no processo 
produtivo dos painéis (densidade dos materiais, variáveis de prensagem, adesivo utilizado), 
que influenciam diretamente a qualidade final do painel e suas propriedades físico-mecânicas 
(IWAKIRI, 1989). 
Os coeficientes de variação obtidos para o MOR se mantiveram na faixa de 8 a 21,5%, 
sendo semelhantes aos obtidos por Weber (2011). 
Todos os valores obtidos para o MOR atenderam aos requisitos das normas ABNT NBR 
14810:2006, ANSI A208.1:1999, BS EN 312:2003 e CS 236-66:1968, que estabelecem o 
valor mínimo de 18; 16,5; 15 e 16,5 MPa, respectivamente. 
Os valores experimentais do MOR variaram entre 12,5 e 31,2 MPa. As composições 
de Eucalyptus grandis, adesivo e casca de aveia foram significativas sobre esta variável 
resposta, exibindo p-valores 0,000; 0,003 e 0,000, respectivamente (Tabela 4). 
 
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(a) (b) 
 
 (c) 
FIGURA 4. Gráficos dos efeitos principais sobre o módulo de ruptura (MOR): (a) Frações de 
Eucalyptus grandis; (b) Frações de casca de aveia e (c) Frações de adesivo. 
 
Observa-se que o MOR aumenta quando há uma adição da composição percentual de 
casca de aveia e adesivo, Figuras 4b e 4c, proporcionando acréscimos de 21,4 e 15,9%, 
respectivamente. 
A adição de Eucalyptus grandis nas condições experimentais de 0 a 100% 
proporcionou uma redução significativa de 22,5% no MOR dos painéis de partículas (Figura 
4a). As interações Eucalyptus grandis-adesivo e casca de aveia-adesivo não afetaram 
significativamente o MOR, apresentando p-valores superiores a 0,05 (Tabela 4). 
Os resultados para o MOR alcançados neste estudo são semelhantes ao resultados 
obtidos por Iwakiri et al. (2000), que encontraram valores estatisticamente superiores para o 
MOR, em todos os tratamentos, com o aumento do teor de adesivo. Já os estudos de Santos et 
al. (2009) contradizem este trabalho, onde afirmam que o aumento no percentual de inclusão 
do resíduo da madeira de candeia proporcionou redução no MOR. Khorami e Ganjian (2011) 
constataram o bom desempenho mecânico na flexão do fibrocimento reforçado com fibras 
agrícolas de trigo e Eucalyptus. 
 
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4. CONCLUSÕES 
 
A partir dos resultados obtidos conclui-se que: 
- Os resultados obtidos para o MOE atenderam aos requisitos estabelecidos pela norma BS 
EN 312:2003 em onze das doze condições experimentais avaliadas, atendendo também, aos 
requisitos das normas ANSI A208.1:1999 e CS 236-66:1968 em quatro das doze condições 
experimentais avaliadas; 
- Os resultados obtidos para o MOR atenderam aos requisitos de normas nacional e 
internacionais, exceto para uma das doze condições experimentais avaliadas que não atendeu 
ao requisito da norma nacional ABNT NBR 14810:2006; 
- As composições de Eucalyptus grandis, adesivo e casca de aveia foram significativas sobre 
o MOE e o MOR; 
- As interações Eucalyptus grandis-adesivo e casca de aveia-adesivo não afetaram 
significativamente o MOE e o MOR; 
- A adição de casca de aveia nos painéis de partículas gerou redução no MOE e aumento no 
MOR; 
- A presença de Eucalyptus grandis nos painéis de partículas proporcionou aumento no MOE 
e redução no MOR; 
- A fração de 14% de adesivo exibiu resultados superiores para o MOE e o MOR; 
- Finalmente, neste experimento, pode-se concluir que os painéis de partículas com as 
melhores propriedades mecânicas foram os fabricados com composições de 90 a 100% de 
Eucalyptus grandis, 0 a 10% de casca de aveia e 14% de adesivo. 
 
REFERÊNCIAS 
 
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Association, A208.1. Gaithersburg, 1999. 
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mistura do bambu Guadua magna Londoño e Filg. e da madeira de Pinus taeda L. 2009. 89 f. 
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BATTISTELLE, R.; ROCCO LAHR, F. A.; VARUM, H. S.; VALARELLI, I. D. 
Caracterização física das chapas de partículas com os rejeitos oriundos da cana-de-açúcar e 
 
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A Engenharia transformando ideias em soluções inteligentes 
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Agradecimentos 
 
Os autores agradecem: 
- à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP e a Coordenação de 
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES, pelo auxílio financeiro aprovado e 
liberado e pelo apoio à pesquisa; 
- ao Laboratório de Madeiras e de Estruturas de Madeiras – LaMEM, pertencente ao 
Departamento de Engenharia de Estruturas - SET, da Escola de Engenharia de São Carlos - 
EESC, da Universidade de São Paulo – USP, pela concessão de toda a infraestrutura de seus 
laboratórios e recursos necessários para a realização deste trabalho.