Látex de borracha natural como adesivo alternativo para painéis de partículas de média densidade

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Universidade Federal de Lavras

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Escola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)

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Departamento de Engenharia de Biomateriais

Programa de Pós-Graduação

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais

Agência de fomento

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tipo de impacto

Sociais
Tecnológico
Econômicos

Áreas Temáticas da Extenção

Meio ambiente
Tecnologia e produção

Objetivos de Desenvolvimento Sustentável

ODS 8: Trabalho decente e crescimento econômico
ODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
ODS 12: Consumo e produção responsáveis
ODS 13: Ação contra a mudança global do clima

Dados abertos

Resumo

As emissões de formaldeído de adesivos à base de ureia-formaldeído (UF), amplamente usados na produção de painéis de madeira, têm gerado relevantes preocupações ambientais. Este estudo avaliou o uso do látex de borracha natural centrifugado (LBN) como substituto parcial do UF na fabricação de painéis de partículas de média densidade (MDP), em quatro proporções: T0%, T20%, T40% e T60%. Foram realizadas análises de teor de umidade, estrutura química,tempo de gelificação, pH, reologia, teor de sólidos, microscopia óptica e eletrônica (MEV), densidade, inchamento, absorção de água, resistência à flexão (MOR), módulo de elasticidade (MOE), arrancamento de parafuso, análise termogravimétrica, condutividade térmica e emissão de formaldeído. As partículas de Pinus oocarpa apresentaram 5,61% de extrativos, 31,36% de lignina, 62,89% de holocelulose, 31,53% de celulose e 0,14% de cinzas, com estabilidade térmica até 250 °C. Os adesivos UF e LBN apresentaram teores de sólidos de 75 ± 0,04% e 66,6 ± 1,18%, viscosidades de 28,3 ± 1,1 cP e 490 ± 24 cP, tempos de gelificação de 55 ± 2,4 s e 53,19 ± 1,61 s, e pH de 8,15 ± 0,3 e 10,22 ± 0,61, respectivamente. A análise reológica indicou que o LBN alterou o comportamento do UF, formando um fluido híbrido não newtoniano com fluidez inicial e rápida solidificação. A densidade média dos painéis foi de 0,56 g/cm3 (classe M-2), com razões de compactação de 1,06 (T0%) a 1,10 (T20%). A adição de LBN aumentou a absorção de água e o inchamento, atingindo 50,9% após 2 h (T60%) e 48,8% após 24 h. O tratamento T20% atendeu aos critérios da norma ABNT NBR 14810-2 (2013) para MOR e MOE, e T20% e T40% permaneceram dentro dos limites normativos de MOE. T20% foi satisfatório para resistência ao arrancamento de parafuso (ABNT NBR 14810-2:2018). A condutividade térmica foi mantida em todos os tratamentos, com leve redução em T40%. Na MEV, nos tratamentos com LBN, observou-se má interação entre os componentes, com formação de grumos e adesão irregular, impactando negativamente as propriedades físicas e mecânicas. A emissão de formaldeído diminuiu progressivamente com a adição de LBN, todos os tratamentos foram classificados como Classe E1 (mais restritiva), destacando-se o T60% que reduziu 99% a emissão. Conclui-se que o LBN pode substituir até 20% do UF sem comprometer o desempenho dos painéis, e que proporções superiores reduzem progressivamente as emissões de formaldeído, representando uma solução mais sustentável para o setor.

Abstract

Formaldehyde emissions from urea-formaldehyde (UF)-based adhesives, widely used in wood panel production, have raised significant environmental concerns. This study evaluated the use of centrifuged natural rubber latex (NRL) as a partial substitute for UF in the manufacture of medium-density particleboard (MDP), in four proportions: T0%, T20%, T40%, and T60%. Analyses included moisture content, chemical structure, gel time, pH, rheology, solids content, optical and electron microscopy (SEM), density, swelling, water absorption, bending strength (MOR), modulus of elasticity (MOE), screw withdrawal resistance, thermogravimetric analysis, thermal conductivity, and formaldehyde emissions. Pinus oocarpa particles contained 5.61% extractives, 31.36% lignin, 62.89% holocellulose, 31.53% cellulose, and 0.14% ash, with thermal stability up to 250 °C. The UF and NRL adhesives had solids contents of 75 ± 0.04% and 66.6 ± 1.18%, viscosities of 28.3 ± 1.1 cP and 490 ± 24 cP, gel times of 55 ± 2.4 s and 53.19 ± 1.61 s, and pH values of 8.15 ± 0.3 and 10.22 ± 0.61, respectively. Rheological analysis showed that NRL altered the behavior of UF, forming a non-Newtonian hybrid fluid with initial fluidity and rapid solidification. The average panel density was 0.56 g/cm3 (M-2 class), with compaction ratios ranging from 1.06 (T0%) to 1.10 (T20%). The addition of NRL increased water absorption and swelling, reaching 50.9% after 2 h (T60%) and 48.8% after 24 h. The T20% treatment met the requirements of the ABNT NBR 14810-2 (2013) standard for MOR and MOE, while T20% and T40% remained within the regulatory MOE limits. T20% also met the standard for screw withdrawal resistance (ABNT NBR 14810- 2:2018). Thermal conductivity was maintained across all treatments, with a slight reduction in T40%. SEM analysis of the NRL treatments showed poor interaction between components, with clump formation and irregular adhesion, negatively affecting physical and mechanical properties. Formaldehyde emissions progressively decreased with increasing NRL content; all treatments were classified as E1 (most restrictive), with T60% showing a 99% reduction in emissions. It is concluded that NRL can replace up to 20% of UF without compromising panel performance, and that higher proportions progressively reduce formaldehyde emissions, representing a more sustainable solution for the industry.

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MESQUITA, Karini de Lourdes Silva. Látex de Borracha Natural como Adesivo Alternativo para Painéis de Partículas de Média Densidade. 2025. 79f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Biomateriais) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.

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