Análise da região adesiva em madeira lamelada colada de Lyptus por diferentes técnicas de microscopia Analysis of the adhesive region in glued laminated Lyptus wood using different microscopy techniques

Analysis of the adhesive region in glued laminated Lyptus wood using different microscopy techniques

RESUMO

Este estudo caracterizou a linha adesiva e a penetração do adesivo em vigas de madeira lamelada colada (MLC) de Lyptus não tratado coladas com poliuretano monocomponente Jowapur 686.60. As vigas foram fabricadas conforme o fabricante; de cada viga, duas lâminas foram seccionadas e preparadas em corpos de prova específicos para microscopia óptica com luz polarizada (MOLP), microscopia óptica de fluorescência (MOF), microscopia confocal de fluorescência (MCF), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microtomografia de raios X (micro-CT). Após a cura, observaram-se bolhas de ar na linha de cola, cristais e indícios de tensões residuais, possivelmente associados ao desempenho em cisalhamento. A penetração ocorreu em vasos, lúmens de traqueídes e ao longo dos raios, com distribuição influenciada pela densidade da madeira. As técnicas foram complementares: a MOLP evidenciou tensões, cristais e bolhas; a MOF distinguiu fases, porém com menor resolução e necessidade de sonda; a MCF forneceu alta resolução, com sombras em regiões irregulares; a MEV permitiu medir a espessura da linha de cola; e a micro-CT viabilizou análise 3D, indicando a necessidade de contraste em madeiras densas. Conclui-se que a combinação de técnicas é crítica para avaliar a qualidade das ligações adesivas em MLC.

Palavras-chave:
Madeira engenheirada; Eucalyptus urograndis; Jowapur 686.60; Análise de microscopia; Qualidade da colagem.

ABSTRACT

This study characterized the bondline and adhesive penetration in glued laminated timber (glulam) beams manufactured with untreated Lyptus^® wood and the one-component polyurethane adhesive Jowapur^® 686.60. The beams were produced according to the manufacturer’s specifications; from each beam, two lamellae were sectioned and prepared into specimens tailored to polarized light optical microscopy (PLOM), fluorescence optical microscopy (FOM), confocal fluorescence microscopy (CFM), scanning electron microscopy (SEM), and X-ray microtomography (micro-CT). After curing, air bubbles were observed in the bondline, along with crystals and evidence of residual stresses, which may be related to shear performance. Adhesive penetration occurred in vessels, tracheid lumina, and along rays, with its distribution influenced by wood density. The techniques proved complementary: PLOM highlighted residual stresses, crystals, and bubbles; FOM enabled phase identification but had lower resolution and required a fluorescent probe; CFM provided high-resolution imaging but showed shadowing in irregular regions; SEM was effective for measuring bondline thickness; and micro-CT enabled three-dimensional assessment of penetration, indicating the need for contrast in dense woods. The study underscores the importance of combining these techniques to assess bonding quality in glulam.

Keywords:
Mass timber product; Eucalyptus urograndis; Jowapur 686.60; Microscopy analysis; Bonding quality.

1. INTRODUÇÃO

Há milhares de anos, a madeira é utilizada como material de construção. Contudo, os avanços tecnológicos voltados ao melhor aproveitamento desse recurso têm se intensificado continuamente. Os compósitos à base de madeira constituem uma classe de materiais de grande relevância tanto para a construção civil quanto para a indústria moveleira. Dentre esses materiais, destacam-se os produtos engenheirados estruturais à base de madeira, os quais são projetados com propriedades específicas para uso como elementos de suporte de carga em estruturas. Esses produtos, frequentemente submetidos a processos de qualificação, inspeção e classificação, podem ser compostos unicamente por madeira natural ou por combinações com adesivos, metais ou plásticos. Exemplos amplamente utilizados incluem a madeira lamelada colada (MLC), as vigas do tipo I (I-joints) e os painéis de madeira laminada cruzada (CLT).

A MLC, especificamente, é um compósito formado pela união de lamelas de madeira por meio de adesivos estruturais, com fibras orientadas paralelamente, de modo a garantir que o conjunto madeira-adesivo se comporte estruturalmente como um elemento maciço [¹]. O desempenho desse compósito depende, além das propriedades da madeira, da eficiência do adesivo utilizado e de eventuais tratamentos preservativos aplicados.

A redução da disponibilidade de espécies nativas impulsionou o desenvolvimento de novas técnicas para o uso de madeiras provenientes de florestas de reflorestamento. Por essa razão, a MLC passou a ser amplamente empregada na Europa, nos Estados Unidos e no Canadá, podendo ser fabricada com diversas espécies, inclusive aquelas provenientes de árvores jovens e de pequeno diâmetro [²]. Entre essas espécies, destaca-se a madeira comercialmente conhecida como Lyptus (Eucalyptus urograndis), proveniente do cruzamento de árvores selecionadas e cultivadas em florestas renováveis. Trata-se de um híbrido entre as espécies Eucalyptus grandis e Eucalyptus urophylla, desenvolvido para combinar crescimento rápido com boas propriedades físico-mecânicas. Considerada uma madeira nobre, o Lyptus apresenta elevada versatilidade e durabilidade, características que a tornam promissora para aplicações estruturais em produtos como a MLC [³].

Com o objetivo de identificar estudos que empregaram a madeira Lyptus como matéria-prima para a produção de vigas de madeira lamelada colada, foi conduzida uma revisão sistemática da literatura. A string de busca adotada foi (lyptus OR “eucalyptus grandis” OR “eucalyptus urophylla” OR “eucalyptus spp” OR “hybrid eucalyptus”) AND (glulam OR GLT OR “glued laminated timber”), de modo a contemplar tanto o nome comercial quanto as designações botânicas e variações terminológicas associadas à MLC. As bases de dados selecionadas foram Scielo e Web of Science e o filtro de 10 anos foi aplicado. Da pesquisa, 5 artigos foram selecionados a partir da condição de trabalhar com o híbrido de eucalipto, o Lyptus. PEREIRA et al. [⁴] investigaram exclusivamente o desempenho de madeira Lyptus com e sem finger-joints coladas com adesivo à base de poliuretano, verificando que a presença da junta reduziu significativamente a resistência à tração paralela às fibras. OLIVEIRA et al. [⁵] também utilizaram Eucalyptus urograndis na fabricação de vigas MLC com diferentes adesivos e geometrias, demonstrando a viabilidade de seu uso mesmo em condições tropicais, com bom desempenho mecânico e estabilidade dimensional. Além disso, foi o único trabalho entre os analisados que realizou ensaio microscópico, observando a penetração do adesivo na linha de cola por meio de análise óptica. Em SEGUNDINHO et al. [⁶], foram avaliadas vigas MLC produzidas com espécies brasileiras tratadas quimicamente, incluindo o Lyptus, cuja colagem mostrou sensibilidade ao tipo de tratamento preservante. No estudo mais recente de SEGUNDINHO et al. [⁷], que comparou MLC de Lyptus, Teca e Pinus, o Lyptus apresentou valores intermediários de módulo de elasticidade e resistência à flexão, demonstrando bom potencial estrutural frente às demais espécies. NOGUEIRA et al. [⁸] realizaram um estudo experimental em escala real com vigas MLC de Lyptus, evidenciando alta rigidez (Em > 17800 MPa) e resistência à compressão paralela às fibras (> 50 MPa), embora as finger-joints tenham se mostrado pontos frágeis quando coladas com adesivo 1C-PUR (poliuretano monocomponente). Em conjunto, os estudos reforçam o potencial do Lyptus como matéria-prima nacional para MLC, destacando sua elevada densidade e desempenho mecânico, mas também a necessidade de aprimorar os sistemas adesivos para garantir colagens eficazes em aplicações estruturais.

A MLC é obtida por meio da colagem de lamelas cujas fibras são orientadas paralelamente, de modo a garantir que o conjunto madeira-adesivo se comporte estruturalmente como um elemento maciço [¹]. O desempenho estrutural desse compósito depende, além das propriedades da madeira, da eficiência do adesivo utilizado e de eventuais tratamentos preservativos aplicados.

A eficácia das ligações adesivas está relacionada à capacidade do adesivo em transferir tensões mecânicas através da interface. No entanto, por ser a madeira um material poroso e heterogêneo, a interação adesivo-substrato ocorre de maneira complexa. A interface é definida como uma superfície bidimensional entre adesivo e aderente, enquanto a interfase compreende o volume onde há penetração do adesivo no substrato lenhoso [⁹] Essa penetração ocorre em diferentes escalas e pode se dar nos lumens ou até na parede celular [¹⁰].

Desse modo, a compreensão das formas de interação entre o adesivo e a madeira incluindo os efeitos da resistência mecânica promovida pelo adesivo contribui significativamente para a interpretação de resultados em escala macroscópica, uma vez que a profundidade de penetração determina o tamanho da região de interfase. A caracterização desse comportamento é altamente desejável para qualificar o processo de fabricação, orientar procedimentos de classificação e permitir a especificação adequada das propriedades do produto.

Atualmente, o desempenho da linha adesiva é avaliado principalmente por ensaios mecânicos em macroescala, como cisalhamento, delaminação, compressão e tração. Contudo, tais métodos não contemplam variáveis microestruturais essenciais, como a profundidade de penetração, a integridade da cura do adesivo e os efeitos da adesão química e mecânica.

Nesse contexto, o uso de técnicas microscópicas revela-se fundamental para o entendimento dos processos que ocorrem na microescala e que impactam diretamente o comportamento mecânico da MLC. A importância dessas análises se destaca ainda mais quando se observa que, na revisão sistemática da literatura previamente conduzida, apenas um dos estudos analisados utilizou alguma técnica de microscopia para investigar a influência do adesivo na linha de cola. Esse dado evidencia que, embora as propriedades adesivas em escala microscópica sejam determinantes para o desempenho estrutural do compósito, elas ainda são pouco exploradas na literatura científica.

Assim, o presente trabalho investigou a adesão em linhas de cola de madeira lamelada colada por meio de cinco técnicas de microscopia: ótica com lente polarizada, fluorescência, fluorescência confocal, microscopia eletrônica de varredura e microtomografia de raios X, a fim de identificar quais métodos ou suas combinações são mais eficazes na caracterização da região adesiva e podem subsidiar critérios complementares aos ensaios mecânicos tradicionais.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1. Materiais

A madeira utilizada neste estudo foi o Lyptus, nome comercial de um híbrido obtido pelo cruzamento de Eucalyptus grandis e Eucalyptus urophylla, proveniente de florestas plantadas e manejadas de forma sustentável. Trata-se de uma madeira considerada nobre, desenvolvida a partir de árvores selecionadas, com características que conferem elevada versatilidade, durabilidade e bom desempenho físico-mecânico [³]. Para a colagem das lamelas, utilizou-se o adesivo Jowapur 686.60 da marca Jowat, um poliuretano monocomponente (1C-PUR) reforçado com fibras, isento de formaldeído, de coloração neutra e indicado para aplicações estruturais como madeira lamelada colada (MLC) e emendas dentadas.

Com o intuito de aprimorar a distinção estrutural das amostras, foi utilizado o ácido fosfotúngstico (marca Vetec, grau PA) como agente contrastante. Para a coloração das estruturas celulares, utilizou-se a Safranina O, um corante catiônico com afinidade por componentes lignificados da parede celular, fornecido pela marca Aldrich, com pureza de 97%.

2.2. Preparação das vigas MLC

Para a preparação das vigas de madeira lamelada colada (MLC), foram utilizadas exclusivamente lamelas de Lyptus, com aproximadamente 10 cm de largura, 300 cm de comprimento e seção transversal nominal retangular de 3,0 cm de espessura. As lamelas foram classificadas visualmente de acordo com os critérios estabelecidos pela ABNT NBR 7190 [¹¹], assegurando a conformidade estrutural da madeira empregada. Em seguida, foram submetidas ao ensaio de flexão estática para determinação dos respectivos valores de Módulo de Elasticidade (MOE), etapa fundamental para a caracterização mecânica do material antes da colagem. A Figura 1 ilustra o processo descrito.

Figura 1
Início do processo de produção das vigas de MLC. (a) Etapa de análise e classificação visual das lamelas, destacando exemplo de rachadura de topo; (b) Medição das dimensões e pesagem individual das lamelas; (c) Ensaio de flexão estática para determinação do módulo de elasticidade (MOE), com a lamela posicionada em pórtico de reação.

Na sequência, foram montadas as vigas buscando-se balancear a composição em termos dos valores de MOE de cada lamela. Para isso, adotou-se uma configuração de três lamelas por viga, sendo posicionada a lamela de menor MOE na parte central, enquanto as lamelas com maiores valores foram alocadas nas bordas. Cada lamela foi inicialmente aplainada e limpa, e o adesivo Jowapur 686.60 foi aplicado manualmente por pincelamento sobre a superfície de colagem. Após a montagem, as vigas foram submetidas à prensagem conforme ilustrado na Figura 2. A pressão e o tempo de prensagem seguiram as recomendações do fabricante do adesivo. As colagens foram realizadas em até 24 horas após o aplainamento, garantindo a qualidade superficial das interfaces adesivas.

Figura 2
Representação do processo de preparo das vigas de MLC. (a) aplainamento das lamelas; (b) aplicação do adesivo; (c) prensagem do conjunto.

2.3. Ensaios mecânicos

Após a colagem e prensagem, um total de 12 corpos de prova para cada ensaio mecânico foi utilizado, em acordo com a norma ABNT NBR 7190 [¹¹]. As vigas de MLC foram ensaiadas à flexão estática em três pontos, com aplicação de carga concentrada no centro do vão. A obtenção do módulo de elasticidade (MOE) foi realizada por meio de um relógio comparador com precisão de 0,01 mm, posicionado no ponto médio da viga para aferição da flecha vertical (Figura 3). As dimensões da seção transversal das vigas foram medidas com paquímetro digital (precisão de 0,01 mm), enquanto o comprimento foi determinado com trena graduada. A flecha máxima admissível (fmáx) foi estimada pela razão L/300, adotando-se um vão (L) de 2,30 m, o que resultou em fmáx de 7,6 mm. O módulo de elasticidade foi calculado pela equação:

Figura 3
Ensaio de flexão estática para obtenção de MOE e MOR.

(1) $$MOE=\frac{P{L}^3}{48f_{m\stackrel{\text{'}}{a}x}I}$$

na qual P representa a carga aplicada no centro do vão (N), L o comprimento entre apoios (mm), fmáx a flecha correspondente (mm) e I o momento de inércia da seção (mm⁴).

O valor do MOR foi obtido a partir da carga de ruptura da viga, com base na equação:

(2) $$MOE=\frac{M}{W}$$

em que M corresponde ao momento fletor máximo (N·mm) e W ao módulo de resistência elástico da seção transversal (mm³).

Nos ensaios de cisalhamento, os corpos de prova foram preparados com as fibras orientadas paralelamente à direção da carga. As superfícies de contato foram mantidas lisas e paralelas. Um entalhe foi realizado em uma extremidade e, na outra, um corte atravessou a camada adjacente até atingir a linha adesiva. Os ensaios foram executados em máquina universal de ensaios AMSLER, no modo compressão, conforme a norma CSA O112.9 [¹²].

Para o ensaio de delaminação, os corpos de prova foram condicionados a 20 ± 2 °C e 65 ± 5% de umidade relativa por dois dias. Em seguida, foram cortados em formato quadrado com 7,5 cm de lado. As amostras foram dispostas em autoclave, separadas por espaçadores e submersas com auxílio de pesos, com as superfícies de topo expostas à umidade. Foram imersas em água a 22 ± 5 °C sob pressão de 75 ± 10 kPa por duas horas, seguida por nova etapa de duas horas sob 540 ± 20 kPa. Após isso, passaram por secagem forçada a 28 ± 2 °C por 88 horas, com circulação de ar, até atingirem 5–6% do peso original. O ciclo completo de 96 horas foi repetido duas vezes. Ao final, o comprimento total das delaminações visíveis nas linhas adesivas foi medido com precisão de 0,1 cm, desconsiderando-se aquelas inferiores a 0,25 cm.

A Figura 4 ilustra o processo descrito.

Figura 4
Ensaios mecânicos: (a) cisalhamento na linha adesiva; (b) delaminação das vigas.

2.4. Técnicas de microscopia aplicadas e preparação das amostras

Neste estudo, foram empregadas cinco técnicas de microscopia com diferentes recursos ópticos e eletrônicos para a caracterização da linha adesiva nas vigas de MLC. O microscópio óptico de luz polarizada (MOLP) utilizado foi o modelo Leica DM2700 M, com iluminação por LED e sistema de polarização, operado no Departamento de Engenharia de Materiais da EESC/USP. Para a microscopia óptica de fluorescência (MOF), utilizou-se o equipamento Labomed Lx 400, acoplado à câmera digital iVu 5000, com excitação na faixa do azul, cujas análises foram conduzidas no Instituto de Física de São Carlos (IFSC/USP). A microscopia confocal de fluorescência (MCF) foi realizada com o sistema LSM 780 da Zeiss, modelo invertido, baseado em varredura a laser, operando com laser de argônio (excitação em 458 nm e emissão em 504 nm), utilizando-se o software ZEN 2.3 (blue edition) para aquisição e análise das imagens. As medições foram realizadas no Laboratório Multiusuário do IFSC/USP. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi conduzida no equipamento Inspect F50, pertencente ao Departamento de Engenharia de Materiais da EESC/USP. Por fim, a microtomografia computadorizada por raios X (micro-CT) foi realizada no sistema SkyScan 1272 (Bruker, Bélgica), operando com tensão de 50 kV, corrente de 200 µA, sem filtro, e resolução de 3,5 µm. A reconstrução volumétrica foi feita com o software NRecon, integrado ao InstaRecon CBR Server, e a segmentação das fases (adesivo e madeira) foi realizada no PerGeos (FEI), software originalmente desenvolvido para análise de rochas digitais, mas que apresenta recursos avançados de filtragem, remoção de ruído, segmentação e visualização tridimensional.

As amostras utilizadas nas análises microscópicas foram obtidas a partir das vigas de MLC, seccionadas em corpos de prova com espessura máxima de 1 cm, com base e altura ajustadas ao formato de cada viga. A partir dessas seções, foram extraídos blocos menores com dimensões finais de aproximadamente 1 × 1 × 1 cm, compatíveis com o equipamento de microtomografia. As amostras passaram por secagem em estufa sob vácuo por 72 horas a 40 °C e, posteriormente, foram cortadas no micrótomo Leica, localizado no Instituto de Física de São Carlos (USP). Para os ensaios de microscopia óptica com luz polarizada (MOLP), fluorescência (MOF) e confocal de fluorescência (MCF), foram testadas versões não tingidas e tingidas com Safranina O, a fim de comparar a eficiência de visualização das estruturas adesivas. Para a análise em microscopia eletrônica de varredura (MEV), as amostras foram fixadas com fita condutora em suportes tipo stub, recobertas com ouro por meio do equipamento Quorum modelo Q150 R ES, e preparadas para observação. Na microtomografia computadorizada (micro-CT), os corpos de prova foram reduzidos a volumes cúbicos de aproximadamente 10 × 10 × 10 mm, garantindo compatibilidade dimensional com os parâmetros do sistema. A Figura 5 apresenta o fluxograma dos preparos apresentados.

Figura 5
Fluxograma do preparo das amostras e suas técnicas empregadas.

3. RESULTADOS

3.1. Ensaios mecânicos

Os resultados obtidos através dos ensaios mecânicos estão apresentados na Tabela 1 em conjunto com o coeficiente de variação entre parênteses.

Tabela 1
Resultados mecânicos.

MOE (MPa)	MOR (MPa)	CISALHAMENTO RUPTURA (%)	DELAMINAÇÃO (%)
19.979,7 (10,8%)	62,4 (22,4%)	20 % madeira (27,8%)	90 (85,6%)

Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que as vigas de MLC produzidas com madeira Lyptus e adesivo poliuretano monocomponente Jowapur 686.60 apresentaram módulo de elasticidade (MOE) médio de 19.979,7 MPa, valor próximo ao observado por NOGUEIRA et al. [⁸], que utilizaram o adesivo melanina ureia formaldeído (MUF) e obtiveram 20.072 MPa. Por outro lado, SEGUNDINHO et al. [⁶] empregando o adesivo resorcinol-formaldeído, reportou MOE inferior de 12.684 MPa. Essas diferenças podem ser atribuídas não apenas à escolha do adesivo, mas também à variação nas espécies de madeira associadas, aos tratamentos preservativos aplicados e aos métodos de ensaio.

Em relação ao módulo de ruptura (MOR), o valor encontrado neste estudo foi de 62,4 MPa, inferior ao reportado por NOGUEIRA et al. [⁸], que atingiu 93,9 MPa com uso do adesivo melanina ureia formaldeído. A divergência pode estar relacionada à configuração geométrica das vigas, número de lamelas, método de carregamento e à taxa de aplicação da carga, aspectos que não foram uniformes entre os estudos comparados.

Quanto ao cisalhamento, observou-se que 20% das rupturas ocorreram na madeira, indicando adesão estrutural satisfatória, com boa transferência de tensões para o substrato lenhoso. Já no ensaio de delaminação, as amostras apresentaram 90% de separação nas linhas adesivas, desempenho significativamente inferior ao observado por OLIVEIRA et al. [⁵], que, utilizando o adesivo resorcinol-formaldeído Cascophen RS216-M, reportaram 0% de delaminação. Essa discrepância ressalta a maior sensibilidade do adesivo poliuretano às variações de umidade e pressão impostas pelo ciclo de envelhecimento, segundo VICK e OKKONEN [¹³], o que indica a necessidade de ajustes nos parâmetros de prensagem ou de eventuais pré-tratamentos da superfície da madeira.

De forma geral, os resultados obtidos neste estudo confirmam o bom desempenho estrutural da madeira Lyptus para uso em MLC. Entretanto, os altos índices de delaminação reforçam a importância de estudos complementares voltados à otimização da interface adesiva.

3.2. Microscopia óptica com luz polarizada (MOLP)

A microscopia óptica com luz polarizada permitiu observar, através da Figura 6, a estrutura anatômica da madeira Lyptus, caracterizada por sua elevada densidade e presença de vasos típicos de dicotiledôneas (circulados em verde). A linha adesiva formada com o adesivo Jowapur 686.60 apresentou regiões bem definidas de interface e interfase, além de penetração do adesivo nas lamelas. Também foram identificadas bolhas (circulados em vermelho), vasos cristais e tensões residuais concentradas na fase adesiva pura, indicando possíveis instabilidades locais na colagem.

Figura 6
Microscopia óptica com luz polarizada. (a) Sem corante, região 1 ; (b) Sem corante, região 2; (c) Tingido com Safranina, região 2; (d) Tingido com Safranina, região 2.

3.3. Microscópio ótico de fluorescência (MOF)

A microscopia de fluorescência, aplicada à amostra tingida com Safranina (Figura 7), permitiu a visualização da linha adesiva em sua fase pura e a presença de vasos preenchidos pelo adesivo (circulados em azul). No entanto, a alta densidade da madeira e sua estrutura compacta impediram a distinção clara da penetração do adesivo nos lúmens. Limitações de foco e resolução também dificultaram a definição precisa da interfase.

Figura 7
Microscopia de fluorescência. Amostra tingida com safranina. (a) Região 1; (b) Ampliação da região 1.

3.4. Microscópio confocal de fluorescência (MCF)

As imagens obtidas por microscopia confocal, apresentadas na Figura 8, evidenciaram a linha adesiva em sua fase pura, com destaque para o preenchimento significativo dos vasos pela resina Jowapur 686.60. Também foram identificadas bolhas formadas durante o processo de cura do adesivo, o que pode indicar retenção de gases ou falhas na aplicação.

Figura 8
Microscopia confocal de fluorescência. Amostra tingida com safranina. (a) Madeira e adesivo; (b) Apenas adesivo; (c) Apenas madeira.

As imagens obtidas por microscopia confocal de fluorescência evidenciaram a presença de uma linha adesiva bem definida em sua fase pura, com preenchimento significativo dos vasos pela resina Jowapur 686.60. Também foram observadas bolhas formadas durante o processo de cura do adesivo, possivelmente associadas à liberação de gases ou retenção de umidade. A Figura 8a mostra a interação entre madeira e adesivo, enquanto a Figura 8b evidência exclusivamente a fase adesiva, na qual ainda há dificuldade para delimitar com precisão a interfase. Já a Figura 8c apresenta a fase lenhosa sem a presença de adesivo.

Com a ampliação ajustada para 50 µm (Figura 9), as imagens apresentaram maior nitidez e menor interferência de sombras, o que facilitou a distinção dos elementos estruturais. Foi possível identificar, através da Figura 9a com clareza a fase pura do adesivo, a interface e a interfase, além do preenchimento dos raios (circulados em amarelo), lúmens dos traqueídes (circulados em azul), com penetração superficial estimada em até 30 µm, e vasos. Os dados confirmam uma aderência concentrada nas regiões mais acessíveis da microestrutura da madeira Lyptus, com penetração moderada do adesivo Jowapur 686.60.

Figura 9
Microscopia confocal de fluorescência. Amostra tingida com safranina. (a) Região 1 – madeira e adesivo; (b) Região 2 – madeira e adesivo.

3.5. Microscópio eletrônico de varredura (MEV)

A análise por microscopia eletrônica de varredura revelou que a linha adesiva em fase pura apresentou espessura aproximada de 100 µm, conforme Figura 10a. A penetração do adesivo foi superficial nas paredes celulares, porém mais acentuada nos raios (Figura 10b). As imagens também evidenciaram a presença de bolhas, em concordância com os resultados obtidos nas análises ópticas, além do preenchimento de vasos e formação de cristais na região da linha adesiva.

Figura 10
Microscopia eletrônica de varredura. (a) Visão geral da região analisada; (b) Detalhe com maior aproximação.

A microscopia eletrônica de varredura, mesmo aplicada a uma madeira de alta densidade como o Lyptus, possibilitou a observação de detalhes da linha adesiva. A partir da Figura 11, verificou-se que o preenchimento foi mais intenso nos raios do que nos lúmens, além da presença de vasos impregnados pelo adesivo Jowapur 686.60. As imagens também evidenciaram bolhas formadas durante a cura, confirmando os padrões já observados nas análises ópticas. A formação de cristais, característica exclusiva do Jowapur 686.60, também foi identificada.

Figura 11
Microscopia eletrônica de varredura. Interação entre adesivo Jowapur 686.60 e madeira de Lyptus.

3.6. Microtomografia computadorizada (micro-CT)

A partir da Figura 12, as projeções obtidas por microtomografia computadorizada indicaram limitações na diferenciação entre madeira e adesivo, devido à penetração superficial da resina Jowapur 686.60 e à semelhança entre os valores de densidade dos materiais. Ainda assim, foi possível identificar a linha adesiva e a presença de bolhas (circuladas em vermelho), bem como os vasos da madeira Lyptus. As diferentes seções analisadas mostraram a linha adesiva em posições variadas dentro da amostra, o que será discutido em maior profundidade na etapa de interpretação dos resultados.

Figura 12
Microtomografia de raios X. (a) Região 1 – madeira e adesivo; (b) Região 2 – madeira e adesivo; (c) Região 3 – madeira e adesivo.

A representação tridimensional obtida por microtomografia evidenciou a distribuição do adesivo Jowapur 686.60 na amostra de Lyptus. A análise indicou penetração limitada do adesivo na interfase. O gráfico de intensidade confirmou essa baixa penetração, apresentando uma depressão no pico correspondente à fase adesiva, associada à presença de bolhas formadas durante a cura, conforme já observado em análises anteriores (Figura 13a e 13b). Nas perspectivas adicionais (Figura 13c e 13d), foi possível verificar que o adesivo apresentou pouco espalhamento em direção às lamelas, com preenchimento apenas parcial de alguns vasos, reforçando a limitação na interação entre adesivo e substrato lenhoso.

Figura 13
Microtomografia. (a) Representação 3D do corpo de prova; (b) Gráfico de intensidade; (c) Perspectiva 3D da fase adesiva e seu espalhamento; (d) Vista superior da fase adesiva e seu espalhamento na madeira.

3.7. Considerações finais

As análises microscópicas realizadas nas amostras de Lyptus coladas com o adesivo Jowapur 686.60 revelaram variações na espessura da linha adesiva ao longo do comprimento das vigas. A ausência de uniformidade pode comprometer o desempenho estrutural da colagem, visto que linhas finas e regulares favorecem melhores resultados mecânicos, conforme apontado por TSOMIUS [¹⁴].

Foi constatada a penetração do adesivo na região de interfase, demonstrando que as superfícies das lamelas apresentaram molhabilidade adequada e que a quantidade de adesivo aplicada foi suficiente para promover a ligação, como discutido por CHANDLER e FRIHART [¹⁵]. O adesivo atingiu vasos, lúmens dos traqueídes e raios, sendo essas estruturas as principais vias de ancoragem da colagem. O preenchimento dos vasos ocorreu mesmo em regiões afastadas da linha adesiva, o que pode ser atribuído à sua anatomia conectada em série. Nos raios, a presença de células de parênquima com função de transporte favoreceu a difusão do adesivo.

A presença de bolhas foi observada em diferentes técnicas, especialmente na fase pura do adesivo. Essa ocorrência é característica de adesivos de base poliuretano e pode estar relacionada a falhas na cura ou aprisionamento de umidade. Destaca-se que a presença de bolhas em adesivos a base de poliuretano é comumente relatado na literatura [¹⁶]. A formação dessas bolhas está associada à reação característica dos poliuretanos, na qual o isocianato reage com a umidade presente na madeira, gerando dióxido de carbono (CO₂) e, consequentemente, levando à expansão do adesivo e à formação de vazios microscópicos [¹⁷,¹⁸,¹⁹].

Essas bolhas, associadas às tensões residuais visíveis por microscopia óptica, ajudam a explicar os valores elevados de delaminação e a predominância de rupturas na linha adesiva nos ensaios de cisalhamento. Ainda, a baixa resolução do MOF pode ser contornada com a ampliação da escala, conforme observações feitas por PARIS e KAMKE [¹⁹] e PARIS et al. [²⁰].

A combinação entre os resultados obtidos em microescala e macroescala permite estabelecer relações importantes. As imagens microscópicas contribuem para interpretar o comportamento mecânico observado em MOE, MOR, cisalhamento e delaminação. Isso reforça a necessidade da análise microscópica como etapa complementar nas avaliações de colagem em MLC.

A escolha das técnicas deve considerar o objetivo da análise. Para avaliações rotineiras, a microscopia óptica com luz polarizada e a de fluorescência são recomendadas por apresentarem bom desempenho com custo reduzido. Em investigações que exigem maior detalhamento morfológico, pode-se recorrer à microscopia confocal ou à microtomografia, desde que a diferença de densidade entre adesivo e madeira permita contraste suficiente para segmentação. Destaca-se que a microscopia confocal é recomendada pela literatura para estudos que requerem um alto nível de detalhe, devido à sua capacidade de gerar imagens de alta resolução e à excelente discriminação de cores [²¹,²²].

4. CONCLUSÕES

A análise microscópica da madeira Lyptus colada com o adesivo Jowapur 686.60 permitiu caracterizar com precisão a região adesiva, identificando-se a fase pura do adesivo, a interface, a interfase e os elementos da madeira. As imagens revelaram penetração anatômica nos vasos e raios, com profundidade limitada nos lúmens e variações na espessura da linha adesiva ao longo das amostras. Essas irregularidades indicam instabilidades locais na colagem que podem comprometer o desempenho estrutural da MLC.

A presença de bolhas e cristais na fase adesiva foi recorrente, sendo observada em todas as técnicas aplicadas. Esses elementos, associados às tensões residuais, estão diretamente relacionados aos resultados obtidos nos ensaios mecânicos, especialmente nos elevados índices de delaminação e na predominância de rupturas na linha adesiva durante o cisalhamento.

Cada técnica microscópica contribuiu de forma complementar para o entendimento da qualidade da ligação. A microscopia óptica com luz polarizada permitiu observar a anatomia da madeira e tensões residuais. A fluorescência possibilitou a distinção da fase pura do adesivo e identificação de bolhas. A fluorescência confocal proporcionou boa definição da interfase e penetração celular. A MEV foi precisa na medição da espessura da linha adesiva e revelou detalhes estruturais com alta resolução. A microtomografia, apesar das limitações de contraste, possibilitou a visualização tridimensional da linha adesiva e da distribuição do adesivo na amostra.

Os resultados obtidos destacam a importância de se empregar análises em microescala como ferramenta complementar às avaliações tradicionais em macroescala. A integração entre essas abordagens oferece uma compreensão mais completa da eficiência da colagem estrutural. Recomenda-se que, mesmo em contextos industriais, técnicas como a microscopia óptica e a fluorescência sejam incorporadas aos procedimentos de controle de qualidade para verificação da integridade da colagem. A adoção de análises microscópicas contribui para a padronização e otimização do desempenho de elementos estruturais fabricados com MLC.

5. AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem a Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

DISPONIBILIDADE DE DADOS

O conjunto de dados que dá suporte aos resultados deste estudo não está disponível publicamente.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  25 Maio 2026
• Data do Fascículo
  2026

Histórico

• Recebido
  13 Jan 2026
• Aceito
  07 Abr 2026