Projeto de Materiais

MATERIAL Madeira AndrĂŠ Backes Thiago Alan Moratelli

Sumário

2

0.4

A madeira

0.8

Desdobro

10

Beneficiamento

12

Propriedades Físicas

14

Propriedades Mêcanicas

16

Característica

18

Acabamentos

24

Tipos de Madeira

36

Madeira Transformada

46

Reciclagem

MADEIRA . .

Produção do material

A madeira se origina das árvores e é constituida por um conjunto de tecidos que forma a massa de seus troncos.

As etapas da produção da madeira são:

Cortes das árvores

Formação de toras Falquejo

Desdobro

Aparelhamento das peças

+ + + + +

O tronco é a parte da árvore de onde se extrai a madeira

Estrutura da madeira

O CORTE CERNE

.

ALBURNO CÂMBIO LÍBER CASCA

4

.

Corte: A época do corte é importante para a durabilidade da madeira (mas não interfere na sua resistência mecânica).

A madeira cortada no inverno seca melhor e lentamente, não permitindo o aparecimento de fendas e rachas, que são vias de acesso para os agentes de deterioração.

MADEIRA Formação de toras

.

6

Falquejo Após o corte, a árvore tem seus galhos removidos e é cortada em toras de 5 a 6 metros, para facilitar o transporte.

.

Falquejamento é a operação de reduzir as toras a quadrados ou retângulo. Cada tora falquejada fica então com uma forma aproximadamente retangular, devido a remoção de 4 costaneiras.

Desdobro D

esdobro é a operação realizada nas serrarias com serras circulares. A estas serras está adaptado um carro porta-toras, para o deslocamento gradual da tora contra o fio da serra. Os principais sistemas de corte são:

0.1

..

0.2

..

0.3

.

Desdobro radial

Normais aos anéis de crescimento Produz pranchas de menor largura, empenamentos e rachas, além de maior homogeneidade de superfície e de resistência uniforme ao longo das peças.

Corte por quadrante

Assim como os cortes do tipo radial, o corte em quadrante é mais funcional, pois distribui uniformemente as qualidades e defeitos em toda a spessura do tronco.

Desdobro normal ou em pranchas paralelas Tangenciais aos anéis de crescimento Ignora os anéis de crescimento da árvore e produz pranchas que empenam facilmente em função a esta negligência.

Aparelhamento A partir das pranchas desdobradas obtêm-se peças com nomenclaturas comerciais, segundo o aproveitamento racional da matéria-prima.

Nome da peça

Largura em cm

Pranchão

>7,0

>20,0

Prancha

4,0 – 7,0

>20,0

>4,0

11,0 – 20,0

Vigota

4,0 – 8,0

8,0 – 11,0

Cabro

4,0 – 8,0

5,0 – 8,0

Tábua

1,0 – 4,0

>10,0

Sarrafo

2,0 – 4,0

2,0 – 10,0

Viga

8

Espessura em cm

Ripa

<2,0

<10,0

10

Propriedades Físicas . .

UMIDADE

.

Peso específi co

.

Retratilidade

É a perda de volume provocada pela redução da umidade da madeira. É As madeiras, logo após o corte (verdes, variavel conforme o por assim dizer), apresentam 80% de sentido das fibras e umidade. Com o tempo, ela vai secando, explica alterações alcançando o ponto de saturação tais como: empenos, do ar (cerca de 25% de umidade). torções e rachaduras Continuando a secar, as madeiras perdem a água contida nas fibras, resultando na contração da mesma.

O teor de umidade da madeira é importante pois este influencia nas demais propriedades da madeira.

Peso específico é uma propriedade física que reflete a variação de peso em madeiras de iguais dimensões, seja pela quantidade de materiais lenhosos ou pela quantidade de espaços vazios dentro da madeira.

.+

A massa específica varia de acordo com os seguintes fatores:

Espécie da madeira,

Àrvore de origem, Cerne, Alburno,

Umidade, ao qual é diretamente proporcional.

+ + + +

12

. .

. .

Dureza A dureza é uma propriedade relacionada ao peso específico da madeira, e contribui para a distinção de espécies.

. .

A parte nobre da árvore é o cerne.

Em madeiras tidas como mais frágeis, o cerne se desenvolve pouco e quase não se diferencia do alburno(por exemplo a balsa, cedrinho e virola) . Já as chamadas madeiras de lei provem de árvores mais longevas, que demoram até 10 anos para seu diâmetro atingir a medida ideal de corte, e apresentam o cerne bem desenvolvido ( por exemplo ipê, imbuia e jacarandá).

Durabilidade É a propriedade que expressa a resistência da madeira ao ataque de organismos destruidores, tais como fungos e insetos.

A madeira tem duração praticamente indefinida quando:

+ +

Se encontra em interiores e quentes no inverno (sem contato com o solo ou paredes úmidas).

Se encontra imersa, permanentemente, na água.

.

Condutubilidade Térmica A estrutura celular da madeira, composta por numerosas pequenas massas de ar e a constituição celulósica, fazem dela um material mau condutor de calor.

A umidade e a direção de transmissão de calor são fatores que alteram o grau de condutibilidade térmica. Por exemplo, a condução de calor é mais efetiva na direção paralela as suas fibras do que transversalmente.

Condutibilidade elétrica A madeira seca é isolante, mas na medida que ela umedece, ela perde sua resistividade. Além da umidade, a resistividade depende da:

+ + Peso específico (quanto maior o peso, maior a resistência + Direção das fibras Espécie

Propriedades Mecânicas .A . .

esforços secundários

(paralelos as FIbras):

(transversal FIbras):

s propriedades mecânicas propriamente ditas dependem do teor de umidade e do peso específico da madeira.

Compressão paralela às FIbras:

Compressão perpendicular as FIbras:

As fibras formam o elemento de resistência da madeira. Quanto mais longas as fibras, mais resistente à flexão é a madeira.

provoca a separação das fibras e ruptura por flambagem, isto é, a encurvadura.

Compressão no sentido normal das fibras. A madeira pode sofres esmagamento

As propriedades mecânicas referem-se a resistência que a madeira oferece aos:

Tração:

Flexão:

Produz contrações transversais, aumentando a aderência das fibras.

Em uma viga fletida, as fibras se rompem primeiro na parte comprimida, depois da parte tracionada.

Cisalhamento:

Tração:

Esforço no sentido das fibras que provoca deslizamento de um plano sobre outro.

Esforço de tração aplicado transversalmente as fibras de uma peça provoca fendilhamento (descolamento das fibras).

+ +Esforços secundários Esforços principais

14

esforços principais

Características da Madeira A

s características da madeira são elementos fundamentais para a identificação e reconhecimento dos diversos tipos deste material. As características que mais se destacam são:

. .

16

. .

Brilho O brilho da madeira é uma característica estética que pode ser acentuada por meio de polimento ou tambem por acabamentos superrficiais.

Textura A textura, seja ela grossa ou fina, é uma característica que se apresenta na madeira pelas dimensões, distribuição e percentagem de seus elementos estruturais.

. .

Cheiro Algumas madeiras apresentam um cheiro característico proveniente de materiais voláteis que se concentram em seu cerne.

Raspando, cortando ou umedecendo a madeira seca, o cheiro se intensifica, mas medianta a exposição ao ar, ele tende a diminuir (pois as substâncias responsáveis pelo odor evaporam).

Cor A cor natural da madeira pode variar em diversas tonalidades, como por exemplo preto, marrom, vermeho, amarelo, etc.

. . .

A cor natural da madeira pode se alterar com a exposição ao ar e sol, pois a oxidação de elementos orgânicos contidos no lenho escurece a tonalidade natural da madeira.

Paladar O sabor se origina das mesmas substâncias que dão cheiro a madeira. O paladar é uma característica importante na identificação e distinção de algumas espécies.

Dependendo do sabor, o uso da madeira é vetado para algumas aplicações, como por exemplo palitos de dente, embalagens de alimentos e brinquedos para bebês.

Desenho É a aparência natural das faces da madeira. O desenho da madeira é resultado das características macroscópicas, do plano de corte e dos elementos estruturais.

Vantagens, desvantagens e Acabamentos Vantagens

Desvantagens

Material natural, de facil obtenção, renovavel por reflorestamento

Anisotropia

Facilidade no preparo industrial

Higroscopiscidade

Mateiral leve se comparado a outros materiais, como por exemplo metais.

Alteração Dimensional

Grande resistência mecânica, como aos esforços de tração e compressão

Combustilidade, devido a sua composição orgânica

Total aproveitamento do mateiral(tábuas, aglomerado, compensado, papel)

Deterioração

Isolante térmico e dielétrico

Limitação dimensional, devido a tamanhos padronizados

Estado natural diversificado

Hetereogeneidade

Eficiente na produção de móveis e adornos, artesanal e inidustrialmente

Dificil controle de classificação

Suas propriedades mecânicas a + Anisotropia: dependerem da disposição das suas fibras. A

madeira se expande ou retrai de forma diferente às variações de umidade no ambiente.

É a capacidade que certos + Higroscopicidade: materiais possuem de absorver água Aquilo que não possui + Hetereogeneidade: uniformidade, que é composto por partes distintas

18

Acabamentos e tratamentos de superfície

T

em como objetivo principal proteger e decorar a superfície de madeira escolhida. A qualidade dos tratamentos de superfície depende: da textura da madeira, do tipo e quantidade de extrativos, teor de umidade e da ação dos raios ultra violeta na peça.

Para se obter um bom resultado final, a superfície deve ser preparada antes da aplicação do acabamento/ revestimento escolhido.

.

O preparo inicia-se com um lixamento da peça, no sentido longitudinal para evitar arranhões transversais as fibras.

.

Verifica-se a superfície em busca de fendas, furos e depressões, que devem ser preenchidas com óleo para madeiras.

.

Procede-se entao um novo lixamento e aplicação de um selador, para formar uma camada intermediária entre o material e o acabamento.

Acabamentos Tipos de acabamentos e revestimentos: Polimento com cera: De fácil aplicação, o polimento com cera confere brilho e maciez à madeira. A técnica consiste em espalhar demãos e cera de carnapuba na superfície com um pano ou estopa. Remove-se a cera excedente, formando-se uma película polida de cera

. .

Envernizamento: Vernizes são soluções naturais ou sintéticas, que quando aplicadas em camadas em um substrato forma uma película transparente.

Existem vários tipos de verniz.

Serão abordados aqui 4 deles:

+ Goma-laca + Nitrocelulose + Poliuretano + Poliéster.

20

Verniz Goma-Laca:

0.1

. . .

0.3

. .

Acabamento conhecido por lustrado, no qual o verniz é normalmente aplicado com boneca na superfície.

Indicado para reparar um móvel antigo ou harmonizar uma peça com outras existentes.

Promove acabamento tradicional liso e brilhante, mas pode danificar-se facilmente em contato com calor ou líquido.

0.4

0.2

. .

.

Verniz Nitrocelulose

É composto de celulose é uma mistura de ácido nítrico e ácido sulfúrico. Muito indicado para a indústria de móveis empregados em ambientes internos.

Tem curto tempo de secagem, boa aderência, flexibilidade e resistência mecânica.

.

Verniz Poliuretano É aplicado em diversos tipos de superfícies, como tetos, pisos, madeiras, metais e em móveis.

Tem baixa resistência a luz e demora para secar. Porém, apresenta grande durabilidade, boa flexibilidade, maior brilho e boa resistência física e química.

Verniz Poliéster Este verniz demanda reduzido número de demãos em comparação aos outros, pois possui uma espessa camada de teores sólidos que facilita o fechamento dos poros na madeira.

Forma uma película transparente, que apresenta elevada resistência física e química.

Acabamentos Tipos de acabamentos e revestimentos:

0.5

.

.

22

Laqueação É um verniz de origem oriental, retirado de uma planta encontrada na China. Com as navegações, chegou a Europa, mas como não tinham a planta para retirar a laca, acharam um similar, retirado de um inseto (goma laca).

No Brasil, laqueado é uma pintura aplicada com pistola, cuja única semelhança com a laca chinesa é a aparência lisa e espelhada da superfície, onde os veios da madeira ficam totalmente escondidos.

0.6

. .

Óleos

0.7 (linhaça, teca, peroba e cerejeira)

Proporciona bom acabamento. É indicado para madeiras escuras e não deve ser utilizado em recipientes para alimentos, pois interfere no sabor deles.

São resistentes a água, e com o passar dos anos aumenta a resistência a choques da superficie, mediante aplicação de finas camadas adicionais.

. .

Fórmica

São placas rigidas compostas por camadas de papel e resina prensados a altas temperaturas. A fórmica é aplicada sobre qualquer superfície plana e seca com uma boa base para cola, como as madeiras transformadas por exemplo.

Apresenta boa resistência química e mecânica, mas sua superfície pode ser manchada por alguns produtos químicos, como por exemplo a soda cáustica e a água oxigenada.

Tipos de Madeira F

oram selecionados 5 tipos de madeiras para demonstrar as diferenças entre elas nas características, propriedades e aplicações.

Balsa

(Ochromae Pyramidale)

Pinus

(Pinus Ellioti)

Pinheiro

(Araucaria Angustifol-la)

Imbuia

(Ocotea porosa)

Mogno

(Swietenia macrophyl-la)

24

Balsa Madeira

Características

Balsa -Cor branco, creme, rosado (Ochromae ou acinzentado Pyramidale) -Textura e brilho acetinados -grã direita e fibra esponjosa

26

Propriedades

Aplicações

-Leve e porosa -Frágil e macia -Lasca facilmente -Fácil de trabalhar -Isolante térmico e sonoro

-Aeromodelismo, maquetes e decoração teatral -Construção de balsa, jangadas, bóias e salva-vidas -Forração de rerigeradores

Pinus

28

Madeira

Características

Propriedades

Aplicações

Pinus (Pinus Ellioti)

-Cor amarelo suave -Aroma suave -Veios de manchas escuras -Textura fina e lisa -Grã direita

-Porosa e macia -Baixa resistência -Rápido crescimento -Fácil desdobro -Fácil de trabalhar -Média durabilidade

-Móveis -Construção Civil -Aglomerado -Compensado -Pasta Celulósica -Artigos esportivos

Pinheiro

30

Madeira

Características

Propriedades

Aplicações

Pinheiro (Araucaria Angustifolla)

-Cor branco amarelada ou tom rosado -Veios avermelhados -Grã direita -Textura fina e uniforme -Superfície lisa -Cheiro pouco intenso

-Madeira leve -Baixa resistência ao apodrecimento e ao ataque de cupins -tenra e fácil de trabalhar

-Forros, instrumentos musicias -Pasta de celulose -Peças torneadas -Cabos de vassoura, palitos de fósforo e de picolé

Imbuia

32

Madeira

Características

Propriedades

Aplicações

Imbuia (Ocotea porosa)

-Cor do pardo-claro amarelado ao pardo-escuro -Veios Paralelos -Rica em desenhos -Pouco brilho -Textura fina -Grã ondulada

-Pesada e dura -Resistente ao ataque de organismos Xilófagos -Boa durabilidade -Fácil de trabalhar -Média resistência mecânica -Alto polimento

-Esquadrias e portas -Marcenaria de luxo -Assoalhos, entalhes e venezianas -Postes e dormentes -Coronhas de armas de fogo, peças torneadas e instrumentos musicais

Mogno

34

Madeira

Características

Propriedades

Aplicações

Mogno (Swietenia macrophylla)

-Cor castanho-avermelhado -Cheiro e gosto imperceptíveis -Textura média e uniforme -Veios em espiral, em ondas ou em lágrimas -Alto brilho e grã direita

-Pesada, dura e compacta -Consistência finíssima -Resistência adequada ao apodrecimento e ataque de cupins -Fácil de trabalhar

-Móveis, lambris, painéis e persianas -Follhas decorativas e contraplacados -Rodapés, divisórias, guarnições e forros -Pisos, utensílios de cozinha

Madeira Transformada A

s madeiras transformadas consistem na alteração da estrutura fibrosa orientada do material, visando corrigir suas características negativas, possibilitando assim um maior aproveitamento de material de qualidade inferior.

O conhecimento de madeiras transformadas é fundamental para o ramo imobiliário, tendo em vista que informações sobre a resistência deste material é essencial para a correta aplicação em um projeto.

Por exemplo, compreender o módulo de elasticidade para poder calcular as potenciais deflecções de superfícies horizontais quando submetidas a pesos.

Vantagens da madeira transformada

+ Homogeneidade de composição e isotropia no comportamento físico e mecânico

+ Tratamento de preservação e ignifugação + Melhoria de algumas propriedades físicas

(como a retratilidade e a massa específica) ou mecânicas (resistência ao cisalhamento)

+ Chapas de grandes dimensões + Maior estabilidade dimensional proveniente das modificações, como a alteração da higroscopicidade e a anistropia

Isotropia: É a propriedade que caracteriza as substâncias que possuem as mesmas propriedades físicas independentemente da direcção considerada Ignifugação: Tratamento dado aos materiais de modo a aumentar a sua resistência ao fogo Higroscopicidade: É a capacidade que certos materiais possuem de absorver água.

Anisotropia: Suas propriedades mecânicas a dependerem da disposição das suas fibras. A madeira se expande ou retrai de forma diferente às variações de umidade no ambiente.

36

Madeira Compensada Madeira Compensada

. . .

38

A madeira compensada é composta por um número ímpar de finas lâminas de madeira, coladas umas as outras formando um ângulo de 90º entre suas fibras.

O cruzamento das fibras permite que as faces externas apresentem o mesmo sentido de fibras,compensando as diferenças de resistências mecânicas decorrentes dos sentidos diferentes das fibras Os compensados podem ser fabricados tambem com o miolo (parte central) de madeira maciça, formando assim o chamado compensado sarrafeado.

. . . .

Vantagens Resistência uniforme ao longo da peça Eliminação de contração e, consequentemente do aparecimento de fendas e empenados Obtenção de chapas de tamanhos variados, de até 2,2m x 1,5m, algo que seria impossivel com a madeira maciça Melhor aproveitamento da madeira (o desdobrode uma tora aproveita cerca de 70%, já o compensado aproveita 90%)

.

Aplicação A madeira compensada é amplamente utilizada na indústria de móveis, bem como outros usos internos, como por exemplo revestimentos de paredes e tetos, portas e janelas.

MDF

Medium Density Fiberboard Madeira Compensada

O

.

MDF (Aglomerado de fibras de madeira de média densidade) é um produto derivado da madeira, produzido a partir das fibras de madeira maciça, aglutinadas por uma resina sintética UF (uréia-formaldeído).

O MDF é comercializado em três espessuras, cada qual com sua finalidade:

+ De 1,8mm a 6 mm (fina) + De 7mm a 35mm (média) + De 36mm a 60mm (grossa)

. . . . . .

40

Vantagens As superfícies são bem acabadas, sendo assim ótimos alvos para processos de acabamento Material estável que apresenta elevada resistência e boa maquinabilidade Elevada resistência da camada interna (permite trabalhar os cantos) Resistência a tração Estabilidade dimensional e empenamento razoavelmente estável se comparada a madeira maciça Resistência estática e módulo de elasticidade (o material é dificilmente flexionado)

Podemos separar o MDF em 5 tipos:

+ Standard + Hidrófilo + Ignífugo + MDF HD + Para exterior

MDF

Medium Density Fiberboard 0.1

Standard

.

Também chamado de MDF ST, é destinado ao consumidor que não possui exigências especiais em relação ao MDF

0.2

.

HidróFIlo

Tambem chamado de MDF MR, possui maior resistência a umidade. Sendo assim, é indicado para áreas onde possa se encontrar maior umidade, como cozinhas e banheiros.

0.3

.

Ignífugo

Tambem chamado de MDF FR, ele mantem a propriedade ignífuga devido a produtos químicos adicionados as resinas, retardando assim a combustão.

.

Costuma ser aplicado em edifícios públicos ou outras áreas que tenham a necessidade de uma regulamentação especial contra fogo

42

0.4

.

MDF HD É o chamado MDF de alta densidade. Possui resistência fisico-mecânica melhorada, sendo indicado para casos que necessitem de alta resistência a flexão, suporte de pesos ou impactos repetidos.

0.5

.

•Para exterior

Como diz o nome, é um MDF focado para áreas externas. Possui extra resistência em condições ambientais, contanto que apresentem bom acabamento (selagem) na superfície e no topo.

.

Utilizado em placas de sinalização e publicidades localizadas em áreas externas, revestimentos de cabines de barcos, móveis de jardim, entre outros.

MDF

Medium Density Fiberboard Aplicações

.

Industria imobiliária, como alternativa à madeira maciça

+ Fabricação de móveis + Trabalhos de decoração + Jogos e brinquedos Embalagens + + Peças torneadas + Casas pré-fabricadas, construção naval

44

. .

Revestimentos Para cada tipo de material existem inúmeros tipos de revestimentos. Estes são desenvolvidos conforme o processo tecnológico do fornecedor, produzindo assim, superfícies diferenciadas.

Alguns exemplos de revestimentos disponíveis:

+ Cru ou natural Pintado + + Finish Foil (FF) + Baixa Pressão + Folha de madeira (WV) + Melamina formaldeído (MF) – Fórmica Envernizamento + Laca +

Reciclagem da madeira N

o recolhimento de resíduos, a madeira passa por um processo de separação, trituração e retirada de impurezas presentes no material (fitas, pregos e parafusos). Então parte para a trituração em peças menores, até serem transformadas em lascas de madeira, cujo uso como serragem é amplo.

Dentre os usos, destaca-se:

. . . .

Uso de serragem para forrar chão de abrigos de animais, quadras hípicas, galinheiros e zoológicos.

Adicionada a compostos específicos, pode ser usada como fertilizante, pois possui grande quantidade de carbono em sua composição Como combustível para o aquecimento de caldeiras em indústrias Uso na indústria de celulose, na produção de determinados tipos de papel

46