Painéis de resíduos madeireiros em composições termoacústicas Panels from wood wastes in thermoacoustic compositions

Panels from wood wastes in thermoacoustic compositions

RESUMO

A busca por materiais sustentáveis na construção civil tem incentivado o desenvolvimento de soluções baseadas no aproveitamento de resíduos lignocelulósicos. Neste estudo foram produzidos e caracterizados painéis de partículas fabricados a partir de resíduos de madeira de Pinus sp. tratados com CCB e adesivo poliuretano à base de óleo de mamona. Avaliou-se a influência da espessura (10 mm e 20 mm) e da pressão de prensagem (2,5 MPa e 4 MPa) sobre propriedades termoacústicas, térmicas, morfológicas e mecânicas, comparando-as a requisitos normativos. Os painéis apresentaram desempenho adequado em absorção sonora e condutividade térmica, destacando-se aqueles de maior espessura nas baixas frequências. As análises térmicas e porosimétrica confirmaram a influência da pressão de prensagem na porosidade e na estabilidade térmica. As propriedades mecânicas atenderam aos limites normativos para painéis de baixa densidade. Entre os tratamentos avaliados, destacaram-se Tr4 (20 mm; 4 MPa) e Tr1 (10 mm; 2,5 MPa) pelas melhores combinações de desempenho termoacústico e térmico. Os resultados indicam que os painéis produzidos apresentam potencial para aplicação como elementos isolantes em sistemas construtivos leves, reforçando o aproveitamento de resíduos tratados com CCB e o uso de adesivo renovável como estratégia de sustentabilidade.

Palavras-chave
Painéis de partículas; Resíduos de madeira; Adesivo poliuretano à base de óleo de mamona; Isolamento térmico; Absorção sonora

Abstract

The growing demand for sustainable construction materials has driven the development of solutions that valorize lignocellulosic waste. In this study, particleboards were produced and characterized using residues of Pinus sp. wood treated with CCB and bonded with castor-oil-based polyurethane. The influence of thickness (10 mm and 20 mm) and pressing pressure (2.5 MPa and 4 MPa) on thermoacoustic, thermal, morphological, and mechanical properties was evaluated and compared with technical standards. The panels showed suitable performance in terms of sound absorption and thermal conductivity, with the thicker boards showing superior absorption at low frequencies. Thermal and porosimetric analyses confirmed the influence of pressing pressure on porosity and thermal stability. The mechanical properties met the minimum requirements for low-density particleboards. Among the treatments evaluated, Tr4 (20 mm; 4 MPa) and Tr1 (10 mm; 2.5 MPa) presented the best combinations of thermoacoustic and thermal performance. The results indicate that the developed panels have potential for use as insulating elements in lightweight construction systems, reinforcing the valorization of CCB-treated wood residues and the use of renewable adhesive sources as a sustainability strategy.

Keywords:
Particleboard; Wood wastes; Castor oil-based polyurethane adhesive; Thermal insulation; Sound absorption

1. INTRODUÇÃO

A demanda por soluções sustentáveis na construção civil tem se intensificado nas últimas décadas, impulsionada pela necessidade de reduzir o consumo energético de edificações e mitigar os impactos ambientais associados ao ciclo de vida dos materiais. Nesse contexto, o desempenho térmico e acústico das vedações e dos sistemas construtivos desempenha papel central na promoção do conforto ambiental e na redução de cargas de aquecimento e resfriamento em edifícios, especialmente em ambientes urbanos sujeitos a ruídos de tráfego, atividades industriais e obras de construção [¹, ²]. A seleção adequada de materiais com baixa condutividade térmica e capacidade de atenuação sonora é, portanto, estratégica para a melhoria do desempenho global das edificações [³, ⁴].

Diversos materiais isolantes convencionais têm sido empregados com esse propósito, tais como poliestireno expandido (EPS), lãs de vidro e de rocha e espumas de poliuretano (PU). Esses materiais são amplamente utilizados devido à sua baixa densidade, boa eficiência térmica e, em alguns casos, adequada performance acústica [⁵,⁶,⁷,⁸]. Contudo, a maioria é derivada de fontes não renováveis, apresenta baixa biodegradabilidade e pode estar associada à emissão de substâncias potencialmente nocivas à saúde e ao meio ambiente ao longo de seu ciclo de vida [⁹]. Nesse cenário, cresce o interesse por materiais de origem renovável, capazes de combinar desempenho técnico, menor impacto ambiental e possibilidade de incorporação de resíduos.

A madeira e seus derivados se destacam como alternativas promissoras para aplicações em isolamento térmico e acústico em função de sua estrutura porosa e natureza lignocelulósica, que favorecem a dissipação de energia sonora e reduzem a transferência de calor [¹⁰]. Entre os produtos reconstituídos, os painéis de partículas de média densidade (MDP) têm ganhado relevância por combinarem boa aproveitabilidade de resíduos, estabilidade dimensional e desempenho físico-mecânico adequado para diferentes aplicações na construção civil [¹¹]. No Brasil, a produção de painéis MDP tem crescido de forma expressiva, alavancada pela disponibilidade de resíduos da indústria madeireira e pelo incentivo ao uso de produtos de base florestal plantada [¹²,¹³,¹⁴].

Apesar dessas vantagens, a produção industrial de painéis particulados é, em grande parte, baseada em resinas sintéticas à base de formaldeído, como ureia-formaldeído (UF), melamina-ureia-formaldeído (MUF) ou fenol-formaldeído (PF). Essas resinas têm sido associadas à emissão de compostos orgânicos voláteis (COVs), em especial o formaldeído, reconhecido por seus efeitos adversos à saúde humana [¹⁵, ¹⁶]. Estudos de avaliação de ciclo de vida indicam que os adesivos sintéticos constituem uma das principais fontes de impacto ambiental em painéis de partículas, reforçando a necessidade de substituição por sistemas adesivos de menor toxicidade e origem renovável [¹⁷, ¹⁸].

Nesse contexto, a utilização de resíduos de madeira tratada em combinação com adesivos de base biológica surge como alternativa relevante para o desenvolvimento de painéis com menor impacto ambiental e maior valor agregado. Resíduos de Pinus sp. tratados com preservantes, amplamente gerados em indústrias de serraria, estruturas de uso externo e sistemas de proteção, representam um potencial importante de matéria-prima, desde que sua reutilização seja tecnicamente viável e ambientalmente segura. Entre os preservantes disponíveis, o sistema cromo–cobre–boro (CCB) tem se consolidado como alternativa menos tóxica ao tradicional arseniato de cobre cromatado (CCA), mantendo proteção contra fungos e insetos com menor risco de contaminação [¹⁹, ²⁰].

Paralelamente, pesquisas recentes têm enfatizado o uso de adesivos à base de poliuretano derivado de óleo de mamona como substitutos às resinas sintéticas convencionais. Esses adesivos, formulados a partir de poliol de origem vegetal e isocianato polifuncional, apresentam cura em temperatura ambiente, boa estabilidade dimensional, elevada resistência mecânica e ausência de formaldeído em sua composição [²¹, ²²]. Estudos comparativos indicam que painéis produzidos com PU à base de óleo de mamona podem alcançar desempenho físico-mecânico equivalente ou superior aos painéis convencionais, com a vantagem adicional de permitir o uso de partículas com umidade relativamente mais elevada e de reduzir impactos ambientais associados ao ciclo de vida do produto [¹², ¹⁷, ²³, ²⁴].

Além da questão ambiental, a avaliação integrada das propriedades físicas, térmicas, acústicas e mecânicas é fundamental para a consolidação de painéis de resíduos madeireiros como materiais de isolamento termoacústico. Propriedades como densidade, absorção de água, inchamento em espessura, módulo de ruptura, módulo de elasticidade e resistência à tração perpendicular são comumente utilizadas para aferir o desempenho estrutural e a estabilidade dimensional dos compósitos [²⁵, ²⁶]. De forma complementar, a condutividade térmica e os coeficientes de absorção sonora permitem comparar esses materiais com isolantes comerciais, enquanto técnicas como a análise termogravimétrica (TGA) e a porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM) contribuem para compreender a estabilidade térmica e a microestrutura porosa em função dos parâmetros de manufatura [²⁷, ²⁸].

Apesar do avanço nas pesquisas com painéis de partículas de madeira e adesivos de origem renovável, ainda são relativamente escassos os estudos que investigam, de forma sistemática, o efeito combinado de variáveis de manufatura – como espessura e pressão de prensagem – sobre o desempenho termoacústico, a estabilidade térmica e o comportamento morfológico de painéis produzidos exclusivamente a partir de resíduos de Pinus sp. tratados com CCB e adesivo poliuretano à base de óleo de mamona. Em particular, poucos trabalhos abordam simultaneamente características como absorção sonora em câmara reverberante, condutividade térmica, degradação térmica, distribuição de poros e propriedades mecânicas, com comparação direta a requisitos normativos aplicáveis a painéis de baixa densidade.

Diante desse contexto, este estudo tem como objetivo produzir e caracterizar painéis de partículas obtidos a partir de resíduos de madeira de Pinus sp. tratados com CCB e adesivo poliuretano à base de óleo de mamona. Especificamente, busca-se: (i) avaliar o efeito da espessura (10 mm e 20 mm) e da pressão de prensagem (2,5 MPa e 4 MPa) sobre o desempenho termoacústico, térmico, morfológico, físico e mecânico dos painéis; (ii) comparar os resultados obtidos com os limites estabelecidos em normas técnicas para painéis particulados; e (iii) identificar configurações de manufatura com desempenho compatível com aplicações como painéis termoacústicos na construção civil, contribuindo para o aproveitamento de resíduos madeireiros tratados e para o desenvolvimento sustentável do setor.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Materiais

Na produção dos painéis, foram utilizados dois materiais principais: resíduos de Pinus sp. impregnados com CCB, com retenção de 7,5 kg/m³, e uma resina bicomponente.

Primeiramente, os rejeitos de madeira passaram por uma desengrossadeira para que ficassem com um formato semelhante aos resíduos comumente encontrados em serrarias (Figura 1a). Em seguida, esse material foi triturado em um macro moinho de facas Marconi MA680, resultando em partículas que passaram por uma peneira de 2,38 mm (Figura 1b).

Figura 1
Materiais usados na produção dos painéis: (a) Pinus sp. tratado com CCB processado em desengrossadeira; (b) partículas de madeira passantes pela peneira de 2,38 mm; (c) adesivo bicomponente.

A resina bicomponente utilizada (Figura 1c) possui 100% de teor de sólidos. Seu componente A é um poliol derivado do óleo de mamona, com densidade de 1,2 g/cm³, enquanto o componente B é um isocianato polifuncional, com densidade de 1,24 g/cm³. Essa resina tem a vantagem de permitir cura a frio, embora o processo possa ser acelerado com temperatura acima de 90 °C [²¹].

A escolha dessa resina se deu tanto pelo seu menor impacto ambiental quanto pelo excelente desempenho observado em pesquisas anteriores sobre painéis [¹², ²³, ²⁴].

2.2. Caracterização das partículas de madeira

A caracterização das partículas de madeira envolveu essencialmente a análise granulométrica e a determinação do teor de umidade.

Para a classificação granulométrica, utilizou-se um agitador eletromecânico de peneiras da marca Solotest (Figura 2a). As peneiras empregadas no ensaio seguiram a especificação da American Society for Testing and Materials (ASTM), com aberturas correspondentes a 4, 5, 7, 10, 16, 30 e 40 mesh. As condições do ensaio foram definidas com base na literatura [¹², ²⁹], adotando-se uma massa de amostra de 200 g, tempo de vibração de 10 min, frequência de vibração de 9 Hz e três repetições. Durante o ensaio, o material atravessou as peneiras em ordem decrescente de abertura (dimensão em mm), sendo que as partículas que passaram pela peneira de 40 mesh e permaneceram na base do conjunto foram classificadas como “finos”.

Figura 2
Equipamentos usados na caracterização das partículas de madeira: (a) agitador mecânico de peneiras; (b) termobalança semi-analítica.

A determinação do teor de umidade das partículas foi realizada em uma termobalança semi-analítica i-THERMO 163L Bel Engineering, com resolução de 0,001 g (Figura 2b). As análises foram feitas em triplicata, utilizando amostras de 1 g, submetidas a uma temperatura de 105 °C até estabilização da massa.

2.3. Produção dos painéis de partículas

A Tabela 1 apresenta os diferentes tratamentos experimentais adotados na fabricação dos painéis de partículas. Esses tratamentos foram definidos com base na combinação de dois fatores: espessura dos painéis, com valores de 10 mm e 20 mm, e pressão de prensagem, com valores de 2,5 MPa e 4 MPa. A partir dessas combinações, foram estabelecidos quatro tratamentos experimentais. Para cada um deles, foram produzidos três painéis, totalizando 12 painéis, quantidade suficiente para a obtenção dos corpos de prova (CPs) necessários para os ensaios de caracterização.

Tabela 1
Tratamentos obtidos pela combinação dos fatores na produção dos painéis.

TRATAMENTO	PRESSÃO DE PRENSAGEM [MPA]	ESPESSURA DO PAINEL [MM]
Tr 1	2,5	10
Tr 2	2,5	20
Tr 3	4,0	10
Tr 4	4,0	20

A densidade nominal dos painéis foi estabelecida em 0,56 g/cm³, com base na quantidade de material inserido no volume do painel. Esse fator é essencial, pois influencia diretamente as propriedades dos painéis, incluindo seu desempenho físico-mecânico, sua capacidade de absorção sonora e sua condutividade térmica.

A produção dos painéis seguiu um processo estruturado em cinco etapas principais. Primeiro, as partículas de madeira foram obtidas por meio de uma desengrossadeira e de um moinho macro de facas. Em seguida, ocorreu a homogeneização, na qual as partículas de madeira foram misturadas à resina em uma encoladeira, adotando-se um teor de adesivo de 12% em relação à massa das partículas, com proporção de 1:1 entre poliol e pré-polímero, conforme os estudos de BERTOLINI [³⁰]. Depois disso, realizou-se a formação do colchão, um processo de pré-prensagem que dá forma inicial ao painel (Figura 3a). Na etapa seguinte, os painéis foram submetidos à prensagem a quente sob temperatura de 100 °C, durante 10 min, garantindo sua consolidação sob condições controladas de temperatura e pressão (Figura 3b). Por fim, passaram por um período de acondicionamento e tiveram suas dimensões ajustadas, resultando no produto final com medidas de 400 mm × 400 mm (Figura 3c).

Figura 3
Fabricação dos painéis de partículas: (a) formação do colchão (pré-prensagem); (b) prensagem a quente; (c) acondicionamento e ajuste das dimensões finais dos painéis.

2.4. Caracterização dos painéis

Os tópicos a seguir descrevem de maneira sucinta o processo de obtenção dos CPs e a metodologia empregada nos ensaios realizados para a determinação das propriedades termoacústicas dos painéis, na ordem em que foram executados. Especificamente, a caracterização das composições termoacústicas envolveu acústica, isolamento térmico, degradação térmica, caracterização morfológica e determinação das propriedades físicas e mecânicas, estas últimas determinadas de acordo com a norma NBR 14810:2018 [³¹].

2.4.1. Obtenção dos corpos de prova

Conforme indicado na Tabela 2, os painéis produzidos foram seccionados para a obtenção dos CPs com diferentes dimensões, de acordo com cada ensaio. Apenas no teste de absorção sonora foram utilizados painéis inteiros.

Tabela 2
Quantidade e dimensões dos corpos de prova (CPs) para os ensaios de caracterização.

ENSAIO	CPS POR PAINEL	TOTAL DE CPS	DIMENSÃO [MM]
Densidade (D)	2	6	50 × 50
Teor de umidade (TU)	2	6	50 × 50
Inchamento em espessura (IE) – 2 e 24 horas	2	6	25 × 25
Absorção de água (AA) – 2 e 24 horas	2	6	25 × 25
Módulo de elasticidade (MOE)	2	6	50 × 250
Módulo de ruptura (MOR)	2	6	50 × 250
Resistência à tração perpendicular (RTP)	2	6	50 × 50
Arrancamento de parafuso no topo (APT)	2	6	65 × 115
Arrancamento de parafuso na superfície (APS)	2	6	75 × 150
Absorção sonora (αS)	–	–a	400 × 400
Condutividade térmica (k)	1	1b	114 × 200
Análise termogravimétrica (TGA)	1	2b	–
Porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM)	4	8	–

• ^a Ensaio realizado com 3 painéis por tratamento, de modo a preencher a área da câmara (0,4661 m²).
• ^b Menor quantidade de CPs em função da natureza do ensaio, que apresenta baixa variabilidade dos resultados.

2.4.2. Determinaçฺo da absorção sonora

A determinação do coeficiente de absorção sonora (α_S) foi realizada em uma câmara reverberante em escala 1:5, seguindo a norma ISO 3741:1999 [³²], como realizado por SANTOS [³³]. A câmara, com formato paralelepipédico, tem as dimensões de 1,20 × 1,52 × 0,96 m (largura × profundidade × altura), resultando em um volume de 1,75 m³. A área disponível para as amostras é de 0,48 m². As medições de frequências seguiram a escala 1:5, variando de 100 a 3200 Hz, correspondendo às frequências centrais das bandas de 1/3 de oitavas determinadas pela ISO 354:2003 [³⁴].

Foi utilizada uma fonte sonora omnidirecional em escala 1:5, com formato dodecaédrico e transdutores capazes de reproduzir frequências altas (4 a 30 kHz) e uma caixa acústica para baixas frequências (< 800 Hz, na escala). O sinal foi ajustado por meio de um equalizador, que garantiu níveis de amplitude equivalentes para todas as frequências. O sinal foi capturado por um microfone G.R.A.S. modelo 40 BE, de ¼ de polegada, com resposta de frequência plana entre 100 a 40 kHz. Para garantir a correta difusão do som na câmara, foram inseridos quatro difusores metálicos, seguindo a ISO 354:2003 [³⁴].

Além disso, as medições do tempo de reverberação foram realizadas com o software DIRAC, da Brüel & Kjaer, que permite obter a resposta impulsiva de um ambiente usando diferentes tipos de sinais de excitação [³³]. As medições de tempo de reverberação foram feitas para cada amostra em cinco posições diferentes do microfone e uma posição da fonte sonora, totalizando cinco pontos de medição por amostra. O valor de tempo de reverberação utilizado para os cálculos foi a média das cinco medições. A área base da câmara em escala 1:5, preenchida com as amostras, foi de 0,4661 m², com dois painéis inteiros e um painel cortado ao meio.

Também foram feitas medições para a câmara vazia. Assim, os valores de α_S foram calculados usando o tempo de reverberação da câmara com e sem material, de acordo com as Equações 1 e 2 [³⁵]. O valor de α_S varia de 0 a 1, sendo que quanto mais próximo de 1, maior a absorção sonora do material. Nas equações, S é a área total da amostra [m²], A é a área equivalente de absorção sonora [m²] da amostra, V é o volume [m³] da câmara vazia, c é a velocidade do som no ar [m/s], T₁ e T₂ são os tempo de reverberação da câmara vazia e com a amostra, respectivamente.

(1) $${\alpha }_s=\frac{A}{S}$$

(2) $$A=\text{55}\text{.3}\cdot \frac{V}{c}\cdot \left(\frac{1}{T_1}-\frac{1}{T_2}\right)$$

2.4.3. Determinação da condutividade térmica

A condutividade térmica dos painéis foi determinada pelo método da coluna fracionada modificado, proposto e validado por SANTOS [³³]. Esse método consiste em usar uma caixa com revestimento interno de manta cerâmica e tijolos isolantes, e estrutura externa de aço inox. O fundo da caixa é uma chapa aquecida por forno, com temperatura controlada e variável até 500 °C (limite do equipamento). As placas de material padrão são feitas de alumina A-1000, prensadas e sinterizadas. O cálculo da condutividade térmica é feito com base na equação de Fourier (Equação 3). Quando o estado estacionário é atingido, as temperaturas são registradas por termopares e a condutividade térmica é calculada pela Equação 4. Nas equações, q é o fluxo de calor através da área A [m²], dT/dx é o gradiente de temperatura na superfície A, k é a condutividade térmica do material [W/m·K], e k_amostra e k_padrão são os valores de condutividade térmica da amostra e do material padrão, respectivamente.

(3) $$q=-k\cdot A\cdot \frac{dT}{dx}$$

(4) $$k_{amostra}=\frac{k_{padr\tilde{a}o}\cdot {\left(\frac{\mathrm{\Delta }T}{x}\right)}_{padr\tilde{a}o}}{{\left(\frac{\mathrm{\Delta }T}{x}\right)}_{amostra}}$$

O equipamento utilizado possui um sistema automatizado para aquisição e processamento de dados, no qual o transiente de temperatura detectado pelos termopares é processado por um computador com conversor analógico-digital e software específico. O espécime foi posicionado entre os termopares e o material padrão, e os dados necessários para o teste, como espessura [m] e condutividade térmica [W/m·K] do material de referência, espessura do espécime [m], tempo de estabilização [min], intervalo e duração das leituras [min], foram inseridos no software para análise.

As determinações de condutividade térmica foram feitas a 60 °C, simulando a exposição do material à temperatura ambiente, considerando que a temperatura registrada na amostra é inferior à temperatura ajustada. A taxa de aquecimento foi de 1 °C/min. O ciclo do teste para cada amostra durou 15 h, com 420 min de estabilização do sistema para atingir um estado estacionário de condução de calor, seguidos por leituras a cada 1 min durante 480 min. A condutividade térmica de cada tratamento foi a média das 480 leituras registradas, quantidade definida em estudo preliminar.

O ensaio forneceu valores de temperatura na base do padrão (placa de alumina) e temperaturas da base e do topo do CP [°C] obtidas pelos termopares, temperatura média do CP [K] e fluxo de calor [W/m^-2]. Estas informações foram utilizadas pelo software, determinando-se a condutividade térmica [W/m·K].

Com base nos valores de condutividade térmica obtidos para os painéis, a resistência térmica (R) foi determinada pela Equação 5, a resistência térmica superficial (R_t) pela Equação 6 e a resistência térmica total (R_T) pela Equação 7, conforme a norma NBR 15220:2005 [³⁶]. Os painéis foram considerados como camadas homogêneas.

(5) $$R=\frac{e}{k}$$

(6) $$R_t=R_{t,1}+R_{t,2}+\mathrm{...}+R_{t,n}+R_{ar,1}+R_{ar,2}+\mathrm{...}+R_{ar,n}$$

(7) $$R_t=R_{se}+R_t+R_{si}$$

Nas equações, R é a resistência térmica [(m²·K)/W], e é a espessura [m], e k é a condutividade térmica do material [W/m·K]; R_t,1, R_t,2, ..., R_t,n são as resistências térmicas das n camadas homogêneas, e R_ar,1, R_ar,2, ..., R_ar,n são as resistências térmicas das n câmaras de ar [(m²·K)/W]; R_se e R_si são as resistências térmicas das superfícies externa e interna [(m²·K)/W], respectivamente [³⁶].

A transmitância térmica (U), que descreve a quantidade de radiação que passa através de um material em relação à radiação incidente, é dada pelo inverso de R_T [³⁶], conforme a Equação 8.

(8) $$U=\frac{1}{R_T}$$

2.4.4. Análise termogravimétrica

A análise termogravimétrica (TGA) foi realizada para avaliar a degradação térmica dos painéis. Segundo CARDOSO [³⁷], a análise das fases de decomposição permite identificar a faixa de temperatura em que o material pode ser utilizado. Para essa análise, a amostra do painel foi moída em um moinho de facas micro até formar um pó fino.

As curvas de TGA foram obtidas com o equipamento Schimadzu TGA-50 (Figura 4a), calibrado para aquecer a uma taxa de 10 °C/min usando oxalato de cálcio de alta pureza. Amostras de 5 mg, pesadas com precisão de ± 0,1 mg, foram colocadas em suportes de platina. O forno foi preenchido com ar sintético (20% oxigênio e 80% nitrogênio) de alta pureza (99,999%), com vazão de 100 mL/min. A análise foi realizada em uma faixa de temperatura de ambiente até 800 °C.

Figura 4
Equipamentos dos ensaios de caracterização dos materiais: (a) análise termogravimétrica; (b) porosimetria por intrusão de mercúrio.

2.4.5. Porosimetria por intrusão de mercúrio

O ensaio de porosimetria por intrusão de mercúrio (PIM) visou avaliar o efeito da pressão de prensagem sobre a porosidade dos painéis de madeira. A estrutura do material é importante para determinar suas propriedades térmicas e acústicas; especificamente, para a absorção sonora, a porosidade facilita a passagem do fluxo de ar, permitindo que as ondas sonoras se movam através dos poros ou interstícios das fibras, transformando a energia sonora em energia térmica por meio de fricção [³⁸].

Para obter as amostras dos painéis para a PIM, foram preparados CPs de flexão, os quais foram fraturados para retirar três espécimes com dimensões de 10 × 10 mm.

As condições do teste seguiram parâmetros encontrados na literatura [²⁴, ³⁰]. As amostras foram submetidas a um processo de secagem em forno com circulação de ar a 50 °C por 24 h antes do início do teste, para evitar que a umidade interferisse nos resultados. As análises foram realizadas utilizando o equipamento Micromeritics Poresizer 9320, com capacidade de pressão de 200 MPa (Figura 4b). Os parâmetros adotados incluíram o uso de mercúrio com tensão superficial de 0,485 g/cm² e densidade entre 13,5325 e 13,5379 g/mL, ângulo de contato de 130° para avanço e retrocesso, e tempo de equilíbrio entre pressões baixa e alta de 10 s.

2.4.6. Teor de umidade e densidade

Os espécimes de 50 × 50 mm foram pesados inicialmente em uma balança analítica com precisão de 0,01 g para medir o teor de umidade (TU) do painel. Em seguida, foram secos em forno com circulação de ar a 105 ± 3 °C e pesados a cada 1 h até atingirem massa constante, obtendo-se a massa seca. A Equação 9 foi empregada, em que TU é o teor de umidade residual [%], M_U é a massa úmida [g] e M_S é a massa seca [g].

(9) $$TU=\frac{M_u-M_s}{M_s}\cdot 100$$

A densidade (D) foi obtida por meio da relação massa/volume. Os espécimes foram aferidos com auxílio de paquímetro digital Mitutoyo (0,01 mm) e pesados na mesma balança analítica.

2.4.7. Inchamento em espessura e absorção de água

Para a análise das propriedades de inchamento em espessura (IE) e absorção de água (AA), foram preparados espécimes de 25×25 mm, os quais foram imersos em água. A espessura das amostras foi medida com um paquímetro e as massas foram registradas na balança analítica, tanto antes quanto após a imersão, nos tempos de 2 h e 24 h. Os valores de IE [%] e AA [%] foram calculados pelas Equações 10 e 11, respectivamente, nas quais E₀ e E₁ representam a espessura antes e após a imersão [mm], e M₀ e M₁ são as massas do espécime antes e após a imersão [g], nessa ordem.

(10) $$IE=\frac{E_1-E_0}{E_0}\cdot 100$$

(11) $$AA=\frac{M_1-M_0}{M_0}\cdot 100$$

2.4.8. Módulo de ruptura e módulo de elasticidade

A determinação do módulo de ruptura (MOR) e do módulo de elasticidade (MOE) foi realizada após o ensaio de flexão estática, realizado em uma Máquina Universal de Ensaios com capacidade de 250 kN. Os espécimes medindo 50 × 250 mm foram aferidos para espessura (E) e largura (B) em três pontos, e a medida foi considerada como o valor médio [mm].

O MOR e o MOE foram calculados pelas Equações 12 e 13, respectivamente, nas quais P é a carga de ruptura [N], P₁ é a carga no limite proporcional [N], D é a distância entre os apoios [mm] e d é a deflexão correspondente a P₁.

(12) $$MOR=\frac{1.5\cdot P\cdot D}{B\cdot E^2}$$

(13) $$MOE=\frac{P_1\cdot D^2}{4\cdot d\cdot B\cdot E^2}$$

2.4.9. Resistência à tração perpendicular

O ensaio de tração perpendicular às faces, também conhecido como adesão interna, tem como objetivo avaliar a resistência da ligação entre os constituintes do painel (partículas e adesivo).

Os CPs de 50×50 mm foram medidos com paquímetro, para obtenção da área, e colados em blocos metálicos com adesivo bicomponente Araldite^® para fixação no dispositivo da máquina. O ensaio foi realizado em uma Máquina Universal de Ensaios AMSLER, capacidade de 250 kN.

A resistência à tração perpendicular (RTP) foi calculada pela Equação 14, onde P é a carga de ruptura [N] e S é a área da amostra [mm²].

(14) $$RTP=\frac{P}{S}$$

2.4.10. Arrancamento de parafuso

Para a análise da resistência ao arrancamento de parafuso, foram preparados CPs com dimensões de 115 × 65 mm para ensaio em relação ao topo (AP_T) e de 150 × 75 mm para a superfície (AP_S). O ensaio foi realizado na mesma prensa usada para medir a RTP. A resistência [N] foi determinada pela leitura no visor de cargas da máquina, após a aplicação de uma velocidade especificada pela norma até a retirada do parafuso.

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Esta seção apresenta os resultados de caracterização das partículas e dos painéis, separados por tipo de caracterização, a saber: acústica, isolamento térmico, degradação térmica, morfológica, física e mecânica.

3.1. Caracterização das partículas de madeira

A Tabela 3 apresenta a distribuição granulométrica das partículas de madeira, indicando as massas e as porcentagens de material retidas em cada peneira.

Tabela 3
Distribuição granulométrica das partículas de madeira.

PENEIRA (MESH)	ABERTURA DA PENEIRA (mm)	MASSA RETIDA (MÉDIA)
		[g]	[%]
4	4,76	–	–
5	4,00	–	–
7	2,83	0,65	0,32
10	2,00	23,90	11,95
16	1,19	54,56	27,28
30	0,59	98,51	49,25
40	0,42	11,00	5,50
Finos	< 0,42	11,18	5,69
Total		199,80	100,00

Os resultados da Tabela 3 mostram que a maior parte das partículas de madeira ficou retida nas peneiras de 10, 16 e 30 mesh, totalizando 88,48%. Isso indica que o material é composto predominantemente por partículas entre 0,59 mm e 2,00 mm (Figura 5).

Figura 5
Classificação de tamanhos de partículas de madeira.

A distribuição granulométrica obtida está alinhada com estudos anteriores que utilizaram metodologia semelhante. BERTOLINI et al. [¹²] registraram 72% das partículas entre 16 e 30 mesh (0,59 mm a 1,19 mm), enquanto VARANDA [²⁴] observou retenção de 70% para partículas de Eucalyptus grandis e 75,3% para casca de aveia nas mesmas peneiras.

O tamanho das partículas afeta diretamente as propriedades dos painéis. PAN et al. [³⁹] verificaram que partículas entre 20 e 40 mesh resultaram em melhores propriedades mecânicas e físicas em painéis de Eucalyptus cinerea com ureia-formaldeído. SANTOS et al. [⁴⁰] também observaram desempenho superior em painéis de rejeitos de Tauari (Couratari oblongifolia), com partículas entre 14 e 18 mesh e adesivo PU, atendendo e superando normas técnicas.

Em relação ao TU das partículas de Pinus sp. tratado com CCB, os ensaios resultaram em média de 9,36% e coeficiente de variação (CV) de 1,39%. Esse valor está dentro da faixa recomendada para adesivos PUs, como a resina à base de óleo de mamona, utilizada na fabricação de painéis. Segundo MACIEL [⁴¹], adesivos isocianatos requerem umidade entre 7% e 10%. Além da reação principal entre a resina e os grupos hidroxila da madeira [⁴²], pode ocorrer reação do isocianato com a água, liberando dióxido de carbono e expandindo o polímero [⁴³].

O TU também influencia a prensagem dos painéis, pois regula a transferência de calor no interior do material, essencial para a cura da resina. No entanto, o controle da umidade é crucial, pois a conversão de umidade residual em vapor durante a prensagem a quente pode causar delaminação ou formação de bolhas no painel devido à liberação súbita do vapor na abertura da prensa [⁴⁴].

3.2. Caracterização dos painéis

3.2.1. Acústica

A Figura 6 apresenta as curvas dos coeficientes α_S em função da frequência para os painéis (Tr 1 a Tr 4), permitindo observar o efeito da espessura e da pressão de prensagem sobre esses valores. Os coeficientes foram determinados pelo método da câmara reverberante, com escala 1:5, em seis faixas de frequência (500 a 16.000 Hz), que foram transformadas para a escala real: 100, 200, 400, 800, 1600 e 3200 Hz. Como mencionado anteriormente, o α_S varia de 0 a 1, sendo que quanto mais próximo de 1, maior é a absorção sonora do material (indicado por uma absorção de 100% da energia da onda sonora).

Figura 6
Coeficiente de absorção sonora (αS): efeito da pressão de prensagem e espessura dos painéis.

No que se refere à espessura, esta variável mostrou-se determinante no comportamento fonoabsorvente dos painéis em todos os tratamentos. Para os painéis de 20 mm (Tr 2 e Tr 4), observou-se um aumento nos coeficientes α_S em quase todas as faixas de frequência em comparação com as amostras de 10 mm (Tr 1 e Tr 3), especialmente nas frequências mais baixas (100 a 200 Hz). De acordo com SEDDEQ [⁴⁵], a espessura está diretamente relacionada à absorção sonora dos materiais, com destaque para o aumento dos valores de α_S nas frequências baixas.

No estudo de ALRAHMAN et al. [⁴⁶], foi analisada a relação entre a espessura e os coeficientes α_S de painéis com espessuras de 20 mm e 40 mm, produzidos com fibras de coco. Os autores verificaram que para as amostras de 20 mm, o α_S foi aproximadamente 0,71 na faixa de frequência de 4184,38 a 4575 Hz, enquanto para os painéis de 40 mm, o α_S foi de 0,77, mas em faixas de baixa frequência (2434,38 a 2543,75 Hz).

Quanto à pressão de prensagem, a resposta foi semelhante para todas as configurações dos painéis: o aumento da pressão de prensagem (de 2,5 para 4 MPa) resultou na redução do α_S para frequências iguais ou superiores a 400 Hz.

Vale destacar que todos os tratamentos deste estudo apresentaram valores acima do mínimo estabelecido pela norma IS 3308:1981 [⁴⁷], especialmente em frequências mais baixas. Observou-se também que as amostras analisadas neste estudo exibem α_S superiores aos do Celenit AB (painel de 25 mm, em aderência), um produto comercial de referência, o que amplia as possibilidades de aplicação dos painéis em contextos onde se busca também a absorção de sons graves. Além disso, os valores de α_S para o Tr 2, de 0,37 (100 Hz) e 0,81 (1600 Hz), aproximam-se dos resultados obtidos por KARLINASARI et al. [⁴⁸], que encontraram valores de 0,3 (100 Hz) e 0,8 (1600 Hz) para painéis de média densidade, feitos com partículas de bambu e resina MDI.

3.2.2. Isolamento térmico

A Tabela 4 apresenta os resultados de condutividade térmica (k) e de resistência térmica (R) dos painéis.

Tabela 4
Resultados dos ensaios de condutividade térmica (k) e resistência térmica (R) dos painéis de madeira.

TRATAMENTO		k [W/m·K]	R* [m2·K/W]
Tr 1	Média; CV; Tukey	0,11; 23,08%;b	0,0902
Tr 2	Média; CV; Tukey	0,15; 24,36%;a	0,1367
Tr 3	Média; CV; Tukey	0,11; 26,81%;b	0,0936
Tr 4	Média; CV; Tukey	0,16; 19,42%;a	0,1286

• Notas: Letras diferentes nas colunas indicam médias estatisticamente distintas pelo teste de Tukey (5% de significância), com “a” maior que “b” e assim sucessivamente; letras iguais indicam médias equivalentes.
• ^*Não foram realizadas análises estatísticas para a resistência térmica.

Menores valores de k indicam maior capacidade de isolamento dos materiais. Os painéis Tr 1 e Tr 3 apresentaram o menor valor de k (0,11 W/m·K), destacando-se pelo bom desempenho. De modo geral, painéis de menor espessura (10 mm) exibiram valores de k com diferenças estatisticamente significativas em comparação aos de maior pressão de prensagem (4 MPa), como verificado pelos resultados do teste de Tukey.

Essa tendência é consistente com referências normativas e estudos anteriores. Os valores de k dos tratamentos Tr 1 e Tr 3 estão alinhados com a NBR 15220:2005 [³⁶], que ressalta a importância de medições laboratoriais devido à variabilidade dos materiais. Além disso, os resultados deste estudo são coerentes com a literatura: RAUBER [⁴⁹] obteve k = 0,098 W/m·K para painéis de partículas de Eucalyptus grandis com resina MDI (340 kg/m³), enquanto ZHOU et al. [⁵⁰] registraram k = 0,0815 W/m·K para painéis de fibras de caule de algodão sem resina (450 kg/m³).

Além da condutividade térmica, a resistência térmica é um fator essencial na avaliação do isolamento dos painéis, sendo diretamente proporcional à espessura do material. Neste estudo, os maiores valores de R foram obtidos nos tratamentos Tr 2 (0,1367 m²·K/W) e Tr 4 (0,1286 m²·K/W). Comparando com CRAVO [⁵¹], que obteve R = 0,0673 m²·K/W em painéis híbridos de baixa densidade (casca de amendoim, fibra de coco e resina de mamona, espessura de 20 mm), observa-se que o Tr 2 apresentou desempenho superior para a mesma espessura.

Com base nos valores de R (Tabela 4) e na situação exemplificada no Anexo C da NBR 15220:2005 [³⁶], calcularam-se R_t, R_T e U para o painel do tratamento Tr 2, que apresentou o maior valor de R. A simulação considerou a montagem do painel em uma parede de concreto de 85 mm, com duas configurações de isolamento: uma camada de ar ou um preenchimento com espuma de PU à base de mamona (50 mm). O fluxo de calor foi assumido como perpendicular ao plano da parede. A Tabela 5 apresenta os valores obtidos para R_t, R_T e U nas diferentes condições analisadas, permitindo avaliar o impacto do painel na eficiência térmica da construção.

Tabela 5
Resultados de resistência térmica da parede (R_t), resistência térmica total (R_T) e transmitância térmica (U) para as composições termoacústicas em parede.

COMPOSIÇÃO	Rt* [m2·K/W]	RT** [m2·K/W]	U [W/m2·K]
Tr 2/camada de ar/parede	0,3452	0,5152	1,94
Tr 2/espuma PU mamona/parede	1,1000	1,2700	0,79

• Notas: ^*Para cálculo de R_t, R_ar = 0,16 m²·K/W;
• ^**para cálculo do R_T, R_se = 0,04 m²·K/W e R^si = 0,13 m²·K/W, segundo a NBR 15220:2005 [³⁶].

A transmitância térmica da composição preenchida com espuma (0,79 W/m²·K) apresentou valores próximos aos encontrados em sistemas construtivos com painéis isolantes comerciais de madeira, como os relatados por ECOPLACE [⁵²] (U = 0,60 W/m²·K).

PAIVA et al. [⁵³] analisaram divisórias feitas com painéis de sabugo de milho (334 kg/m³) e obtiveram U de 2,14 W/m²·K para espessura de 30 mm e 0,95 W/m²·K para 80 mm. Comparando com esses valores, os resultados deste estudo indicam que tanto a composição com camada de ar (U = 1,94 W/m²·K) quanto a com espuma (U = 0,79 W/m²·K) apresentaram melhor desempenho térmico. No entanto, ressalta-se que a espessura total do conjunto construtivo utilizado neste trabalho é maior, o que pode influenciar diretamente na redução da transmitância térmica.

3.2.3. Degradação térmica

A Figura 7 apresenta a curva termogravimétrica (TG) de uma amostra retirada do painel de madeira. Por meio dessa curva, é possível identificar a temperatura T_onset, que corresponde ao início extrapolado do evento térmico. Em outras palavras, T_onset representa a temperatura estimada na qual se inicia a degradação térmica do material, sendo a temperatura de decomposição térmica experimental. Já T_endset refere-se ao ponto final desse processo de degradação térmica [⁵⁴]. A Tabela 6, por sua vez, apresenta as etapas da decomposição térmica das amostras, com seus respectivos intervalos de temperatura e porcentagens de perda de massa.

Figura 7
Curva termogravimétrica da amostra do painel de madeira.

Tabela 6
Intervalos de temperatura e porcentagens de perda de massa da curva termogravimétrica.

ESTÁGIO	INTERVALO DE TEMPERATURA [ºC]	PERDA DE MASSA* [%]
1ª Etapa	20–181	6,34
2ª Etapa	181–565	86,90
3ª Etapa	–	–

• Nota: ^* Houve um resíduo de 6,76% na perda de massa.

A curva TG na Figura 7 mostra que as temperaturas T_onset e T_endset da amostra foram de 278 ºC e 463 ºC, respectivamente. Observa-se que o processo de degradação térmica ocorreu em duas etapas. Na primeira etapa, houve uma perda de massa de 6,34% (Tabela 6). A partir da curva DTG (em azul), derivada da curva TG, nota-se que essa perda de massa inicial ocorreu aproximadamente a 50 ºC, sendo provavelmente atribuída à umidade presente na madeira [⁵⁵]. Na segunda etapa, que corresponde à reação principal, ocorreram duas reações secundárias quase simultâneas, com picos de degradação máxima em 322 ºC e 392 ºC, resultando em uma perda de massa de 86,90% (Tabela 6). Essas reações secundárias podem estar relacionadas ao fato de que alguns componentes do material possuem temperaturas de degradação muito próximas, levando a uma série de reações sucessivas [⁵⁵].

3.2.4. Morfologia

A Figura 8 apresenta as curvas de intrusão porosimétrica das amostras submetidas a diferentes pressões de prensagem (2,5 e 4 MPa), evidenciando a distribuição do diâmetro dos poros. Em ambas as amostras, a maior parte dos poros se concentra em dois intervalos: diâmetros inferiores a 5 µm e entre 7,5 e 15 µm. As curvas indicam, no início, o fenômeno de “extrusão”, que ocorre após a intrusão do mercúrio sob pressão elevada. Quando a pressão é reduzida até a atmosférica, parte do mercúrio é expulsa dos poros [⁵⁶].

Figura 8
Curva padrão de intrusão porosimétrica das amostras produzidas com diferentes pressões de prensagem: (a) 2,5 MPa; (b) 4 MPa.

As análises porosimétricas indicam que a redução da pressão de prensagem de 4 MPa para 2,5 MPa resultou em um aumento no diâmetro médio dos poros (19,15 para 30,02 µm), na área total de poros (9,23 para 14,12 m²/g) e na porosidade (53,64% para 55,7%). Por outro lado, houve redução do volume total de intrusão (0,86 para 0,79 mL/g), da densidade (0,62 para 0,7 g/mL) e da densidade aparente (1,35 para 1,6 g/mL). Esses resultados evidenciam a influência da pressão de prensagem na estrutura porosa do material.

Vale ressaltar que poucos estudos aplicam a técnica de PIM a materiais não cerâmicos. MOURA e FIGUEIREDO [⁵⁷] utilizaram essa técnica para analisar a porosidade da madeira de Eucalyptus globulus, destacando seu caráter inovador. Em produtos derivados de madeira, BERTOLINI [³⁰] obteve 29% de porosidade em painéis de Pinus sp. tratados com CCB e resina de PU à base de óleo de mamona (densidade de 0,90 g/cm³), enquanto VARANDA [⁵⁸] registrou 38,64% em painéis de Eucalyptus grandis com a mesma resina (densidade de 0,93 g/cm³). Considerando que ambos os estudos adotaram pressão de prensagem de 4 MPa, os resultados deste trabalho são consistentes com a literatura.

3.2.5. Propriedades físicas

A Tabela 7 apresenta os resultados médios das propriedades físicas dos painéis de madeira, nomeadamente: teor de umidade (TU), densidade (D), inchamento em espessura após 2 h (IE_2h) e 24 h (IE_24h), e absorção de água após 2 h (AA_2h) e 24 h (AA_24h).

Tabela 7
Resultados dos ensaios de propriedades físicas dos painéis de madeira.

TRATAMENTO		TU [%]	D [g/cm3]	IE2h [%]	IE24h [%]	AA2h [%]	AA24h [%]
Tr 1	Média; Tukey	10,67;a	0,59;a	4,92;a	8,39;a	35,17;b	66,31;a
	CV [%]	2,45	6,70	15,69	6,46	15,72	9,56
Tr 2	Média; Tukey	10,26;a	0,54;a	2,55;c	5,56;c	37,98;a	66,53;a
	CV [%]	1,68	5,01	17,56	12,4	31,33	20,63
Tr 3	Média; Tukey	9,75;b	0,55;a	3,58;b	6,39;b	34,09;b	63,05;b
	CV [%]	1,94	16,79	7,98	10,02	18,77	22,26
Tr 4	Média; Tukey	9,83;b	0,45;b	2,27;d	4,90;d	31,80;c	62,93;b
	CV [%]	4,30	4,77	14,12	11,62	34,74	13,57

• Nota: Letras diferentes nas colunas indicam médias estatisticamente distintas pelo teste de Tukey (5% de significância), com “a” maior que “b” e assim sucessivamente; letras iguais indicam médias equivalentes

Os painéis apresentaram TU entre 9,75% e 10,67%, valores superiores ao das partículas de madeira utilizadas (9,36%). Esse comportamento já foi relatado na literatura. SANTOS et al. [⁴⁰], por exemplo, produziram painéis com partículas de Couratari oblongifolia (Tauari) e resina PU à base de mamona, registrando TU entre 8,29% a 90 °C e 5,51% a 130 °C, indicando que menores temperaturas de prensagem resultam em maior umidade residual.

A umidade de equilíbrio em painéis de madeira reconstituída difere da madeira sólida devido às condições de processamento, especialmente a prensagem [⁵⁹]. Além disso, fatores como a secagem das partículas, o tratamento térmico, a espécie da madeira e a interação dos adesivos com a umidade influenciam esse comportamento [⁴⁴].

Outro aspecto importante a ser considerado é a densidade dos painéis, que variou entre 0,45 g/cm³ e 0,59 g/cm³. Esses valores permitem classificá-los como de baixa densidade, conforme as normas A208.1:1999 [⁶⁰] (< 0,64 g/cm³) e CS 236:1966 [⁶¹] (< 0,6 g/cm³). Embora a densidade nominal fosse de 0,56 g/cm³, os valores finais apresentaram variações. IWAKIRI et al. [⁶²] atribuem essas discrepâncias a fatores do processo laboratorial, como perdas na encoladeira, formação do colchão, carregamento da prensa e retorno em espessura após prensagem, que podem resultar em um volume maior e, consequentemente, menor densidade. Em alguns casos, no entanto, TORRELL et al. [⁶³] observaram densidades finais ligeiramente superiores à nominal, influenciadas pelas características da matéria-prima.

A estabilidade dimensional dos painéis também foi avaliada por meio da IE. Após 2 h de imersão, os valores variaram de 2,27% a 4,92%, atendendo ao limite máximo de 8% estabelecido pela NBR 14810:2018 [³¹]. Para 24 h, os valores ficaram entre 4,90% e 8,39%, dentro do limite de 14% definido pela EN 312:2003 [³⁵] para painéis não estruturais em condições úmidas. No entanto, apenas os tratamentos Tr 1, Tr 2 e Tr 3 atenderam ao limite mais restritivo de 8% estabelecido pela A208.1:1999 [⁶⁰].

Complementando essa análise, a AA variou de 31,80% a 37,98% em 2 h e de 62,93% a 66,53% em 24 h. A pressão de prensagem demonstrou ser um fator determinante nesse comportamento, sendo que os painéis prensados a 2,5 MPa apresentaram maior absorção devido à estrutura mais porosa, conforme evidenciado pelos resultados do teste de Tukey e pela análise morfológica (Seção 3.2.4).

Os resultados de IE e AA são consistentes com estudos anteriores sobre madeira tratada. Os painéis dos tratamentos Tr 2, Tr 3 e Tr 4 tiveram desempenho superior ao relatado por BERTOLINI et al. [¹²], que registraram IE de 4,09% (2 h) e 8,65% (24 h) para painéis de Pinus sp. tratado com CCA e resina poliuretana de mamona. Valores semelhantes também são encontrados em FIORELLI et al. [⁶⁴], que reportaram AA de 36,59% (24 h) em painéis de fibra de coco, e em PAES et al. [⁶⁵], cujos painéis de Pinus elliottii apresentaram IE de 9,71% (2 h) e 16,91% (24 h), além de AA de 20,73% (2 h) e 43,70% (24 h).

3.2.6. Propriedades mecânicas

A Tabela 8 apresenta os resultados médios das propriedades mecânicas dos painéis de madeira, a saber: módulo de ruptura (MOR), módulo de elasticidade (MOE), resistência à tração perpendicular (RTP), resistência ao arrancamento de parafuso na superfície (AP_S) e no topo (AP_T).

Tabela 8
Resultados dos ensaios de propriedades mecânicas dos painéis de madeira.

TRATAMENTO		MOR [MPa]	MOE [MPa]	RTP [MPa]	APS [N]	APT [N]
Tr 1	Média; Tukey	4,1;d	450,0;d	1,46;a	229,0;c	275,0;d
	CV [%]	40,3	46,8	36,61	41,5	26,5
Tr 2	Média; Tukey	6,1;b	688,0;b	1,25;b	572,0;a	481,0;b
	CV [%]	19,4	11,8	25,91	36,2	33,5
Tr 3	Média; Tukey	6,6;a	759,0;a	1,34;b	234,0;c	409,0;c
	CV [%]	17,6	16,9	17,06	47,2	39,2
Tr 4	Média; Tukey	4,8;c	539,0;c	1,04;c	432,0;b	589,0;a
	CV [%]	6,7	5,6	16,83	26,9	21,0

• Nota: Letras diferentes nas colunas indicam médias estatisticamente distintas pelo teste de Tukey (5% de significância), com “a” maior que “b” e assim sucessivamente; letras iguais indicam médias equivalentes

Os valores médios de MOR variaram entre 4,1 e 6,6 MPa, enquanto os de MOE ficaram entre 450 e 759 MPa. Segundo a norma A208.1:1999 [⁶⁰], painéis de baixa densidade (LD-1) devem ter MOR mínimo de ٣ MPa e MOE mínimo de ٥٥٠ MPa. Todos os tratamentos atenderam ao requisito de MOR, mas apenas Tr 2 e Tr 3 atingiram o limite mínimo de MOE.

Embora a resistência mecânica nem sempre seja a principal exigência para painéis termoacústicos, é importante avaliar seu desempenho em comparação com normas específicas. Regulamentações como a ANSI A194.1:1973 [⁶⁶] e a IS 3348:1965 [⁶⁷] focam em painéis de fibras de celulose, enquanto a IS 3308:1981 [⁴⁷], 1981) trata de painéis de lã de madeira. Entre essas normas, apenas a ANSI A194.1 menciona limites para MOR e MOE, estabelecendo 1,55 MPa e 276 MPa, respectivamente, para placas isolantes de pavimentos.

Nesse contexto, os painéis deste estudo apresentaram desempenho superior ao exigido por essas normas. O tratamento Tr 4, por exemplo, com D de 0,45 g/cm³, atingiu MOR de 4,8 MPa e MOE de 539 MPa. Esses resultados destacam a necessidade de regulamentações mais abrangentes para painéis termoacústicos de diferentes densidades e configurações, incluindo os de partículas.

Além da resistência à flexão, a RTP é um parâmetro essencial para a avaliação da qualidade dos painéis. Os valores médios de RTP variaram entre 1,04 e 1,46 MPa, ficando bem acima do mínimo exigido para painéis de partículas. Em particular, os painéis de baixa densidade deste estudo superaram amplamente o requisito mínimo de 0,1 MPa estabelecido pela ANSI A208.1:1999 [⁶⁰]. Além disso, todos os tratamentos atenderam aos limites da EN 312:2003 [³⁵], que exige no mínimo 0,35 MPa para painéis de 6 a 13 mm e 0,40 MPa para espessuras entre 13 e 20 mm, critérios aplicáveis a painéis P3 (não estruturais para uso em condições úmidas).

Os valores encontrados são coerentes com estudos anteriores, como os de KOWALUK et al. [⁶⁸] para painéis de Pinus sylvestris L. com resina ureia-formaldeído (0,30 MPa) e Fiorelli et al. (2014) para painéis de Pinus spp. com resina poliuretana de mamona (0,54 MPa). Isso reforça a boa resistência dos materiais analisados neste estudo.

A resistência ao arrancamento de parafusos também foi avaliada, tanto na superfície (AP_S), com valores entre 229 e 572 N, quanto no topo (AP_T), variando de 275 a 589 N. Os tratamentos Tr 2 a Tr 4 atenderam ao requisito mínimo de 400 N para classificação de baixa densidade LD-1 [⁶⁰], e apenas Tr 2 atingiu o valor de ≈556 N exigido pela CS 236:1966 [⁶¹] para AP_S. No entanto, nenhuma das normas analisadas estabelece requisitos específicos para AP_T em painéis de baixa densidade.

Os resultados obtidos estão alinhados com a literatura. SEMPLE et al. [⁶⁹] produziram painéis de partículas com Picea glauca e resíduos de Pinus spp., utilizando adesivo fenol-formaldeído, e obtiveram 543,75 N para o arrancamento de parafuso no topo. Apesar da relevância desse parâmetro para aplicações como mobiliário, pavimentos e revestimentos, estudos sobre a resistência de painéis de partículas a fixações com parafusos ainda são escassos [⁷⁰].

4. CONCLUSÕES

Neste trabalho, foram produzidos e caracterizados painéis de partículas de Pinus sp. tratados com CCB e adesivo poliuretano à base de óleo de mamona. A análise dos resultados confirmou que a espessura e a pressão de prensagem influenciaram diretamente o desempenho termoacústico, térmico, morfológico e mecânico dos compósitos. Os painéis mais espessos (20 mm) apresentaram maior absorção sonora em baixas frequências, associada ao maior percurso das ondas sonoras no interior do material, enquanto os painéis de menor espessura (10 mm) apresentaram menores valores de condutividade térmica, em função da combinação entre densidade e estrutura porosa. A redução da pressão de prensagem aumentou a porosidade e o diâmetro médio dos poros, confirmando sua influência estrutural. Todos os tratamentos apresentaram estabilidade térmica com temperaturas de início e fim de degradação de 278 °C e 463 °C, respectivamente.

As propriedades físicas e mecânicas atenderam aos limites mínimos estabelecidos para painéis particulados de baixa densidade, incluindo tração perpendicular, módulo de ruptura, módulo de elasticidade e arrancamento de parafuso. Além disso, todos os painéis apresentaram coeficientes de absorção sonora e condutividade térmica compatíveis com materiais comerciais utilizados como referência e, em alguns casos, superiores a esses produtos.

Em relação à identificação das configurações mais adequadas para aplicações termoacústicas, destacaram-se os painéis Tr 4 (20 mm; 4 MPa) para absorção sonora e os tratamentos Tr 1 e Tr 3 (10 mm) para isolamento térmico, que apresentaram os melhores resultados entre os tratamentos avaliados. Esses resultados demonstram o potencial de aplicação dos compósitos como alternativa sustentável na construção civil, reforçando o aproveitamento de resíduos madeireiros tratados e o emprego de adesivo de origem renovável.

No conjunto, os painéis desenvolvidos combinaram desempenho mecânico adequado, estabilidade dimensional e propriedades termoacústicas satisfatórias, configurando-se como uma solução viável e compatível com os requisitos de uso em componentes construtivos leves. Assim, os resultados deste estudo contribuem para a avaliação técnica de materiais produzidos a partir de resíduos e para o desenvolvimento de alternativas sustentáveis no setor madeireiro e na construção civil.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  17 Abr 2026
• Data do Fascículo
  2026

Histórico

• Recebido
  02 Dez 2025
• Aceito
  03 Mar 2026