O objetivo deste trabalho é o estudo da resistência e rigidez das emendas dentadas à fadiga na tração com as finalidades de propor uma metodologia de ensaio e estimar um coeficiente redução da resistência à fadiga na tração das emendas dentadas em relação a madeira maciça, contribuindo para a caracterização destas ligações. Foram utilizadas duas espécies de madeira, Pinus caribea hondurensis e Eucalyptus grandis, e dois tipos de adesivos sendo um industrial à base de fenol-resorcinol e um poliuretano à base de resina de mamona desenvolvido no Instituto de Química de São Carlos. Foram realizados ensaios cíclicos para três níveis de freqüência (1 Hz, 5 Hz e 9 Hz) e três níveis de tensão (90%, 75% e 60% da resistência) a uma relação R = 0,1. Com base nos resultados foram propostos coeficientes de redução de resistência à fadiga da emenda dentada em relação à madeira maciça e verificar que não há variação significativa da rigidez em função do número de ciclos. / The aims of this work is the study of the fatigue strength and stiffness of the finger joints in tension, in order to propose an experimental methodology and to determine a strength reduction coefficient, in relation to solid wood, contributing to the characterization of these joints. Two wood species, Pinus caribea hondurensis and Eucalyptus grandis, and two adhesives types were used, being an industrial one phenol-resorcinol based and a poliuretane castor oil resin based, developed at the lnstitute of Chemistry of São Carlos. Cyclical tests were accomplished in three frequency levels (1 Hz, 5 Hz and 9 Hz) and three tension levels (90%, 75% and 60% of the strength) to a relationship R = 0,1. Based on the results, it were proposed strength reduction coefficients in relation to solid wood, for finger joints under fatigue in tension, and to concluded that there is no significant variation in stiffness with the cycle numbers.

Este trabalho consiste no estudo teórico e experimental das emendas dentadas em madeira laminada colada (MLC), cujo objetivo principal é avaliar o método proposto no Projeto da Nova Norma Brasileira PNBR 7190 (1996) para a caracterização da MLC, com ênfase às emendas dentadas. As espécies de madeira estudadas foram o Pinus elliottii e o Eucalipto grandis e o adesivo utilizado foi o CASCOPHEN RS-216, à base de resorcinol, produzido pela Alba Química Indústria e Comércio Ltda. A emenda dentada usada no estudo foi a correspondente ao comprimento de 20 mm da DIN 68140, geometria esta adotada pelo parque produtor de MLC no país. Nos ensaios são avaliadas as resistências ao cisalhamento na lâmina de cola, a tração normal à lâmina de cola e a resistência a tração das emendas dentadas. O desempenho das ligações foi avaliado em função da relação entre os valores obtidos nos ensaios com madeira colada e madeira maciça, bem como pelo modo de ruptura dos mesmos. Como conclusão obteve-se que o processo de colagem adotado foi bem sucedido para todos as amostras de caracterização da MLC, independente da espécie de madeira e do tipo de ruptura obtido. O método proposto no Projeto da Nova Norma Brasileira PNBR 7190 (1996) mostrou-se adequado para a caracterização das propriedades de resistência da MLC. / This work consist in the theoretical and experimental study of finger joints in glued laminated timber (GLULAM), with main objective to evaluate the method proposed in the New Brazilian Draft Code PNBR 7190 (1996) to characterization of GLULAM, with emphasis to finger joints. The species of wood studied were the Pinus elliottii and Eucalipto grandis and the adhesive was the CASCOPHEN RS-216, resorcinol-based, produced by Alba Química Indústria e Comércio Ltda. The geometry of finger joint used in the study was the correspondent to DIN 68140, this is the adopted by producer park of GLULAM in the country. In the tests were evaluated the shear resistance of glue lamina, the perpendicular tension resistance of glue lamina and parallel to grain tension resistance of finger joints. The performance of jointing was evaluated as a function of the relation between the values obtained in the tests with glued wood and clear wood, as well as rupture mode. Concluding remarks that gluing process adopted was well successful to all specimens of wood specie and rupture mode. The method proposed by New Brazilian Draft Code PNBR 7190 (1996) is adequate to characterization of the resistance properties of GLULAM.

Uma das técnicas para viabilizar a utilização de madeira de reflorestamento é a fabricação de Madeira Laminada Colada (MLC), que consiste na colagem de lâminas de madeira. Essas lâminas são obtidas da união de peças, por meio de emendas dentadas coladas. Para um bom desempenho de estruturas de MLC, a escolha do adesivo é fundamental. Atualmente, o Cascophen é o adesivo mais utilizado. Nesse contexto, o objetivo dessa pesquisa foi avaliar a eficiência, quanto à resistência à tração de emendas dentadas, de adesivos (Cascophen, Wonderbond, Cascorez, Melaminauréia formaldeído e Poliuretano à base de óleo de mamona) na colagem de madeira da espécie Pinus hondurensis, utilizando um padrão de emenda com perfil vertical. Também foram feitas comparações entre os perfis vertical e horizontal usando apenas o adesivo Cascophen. Os trabalhos experimentais foram baseados em ensaios de tração em peças com dimensão estrutural. Foram testadas 150 peças emendadas e 25 peças sem emendas (para comparações), com dimensões nominais de 3,5 x 7 x 200 cm. As principais análises feitas foram as comparações entre todos os adesivos com perfil vertical e entre os perfis vertical e horizontal, e uma análise dos modos de ruptura e suas relações com a porcentagem de madeira de inverno e o módulo de elasticidade. A comparação entre todos os adesivos com perfil vertical revelou que apenas o Cascophen e o Cascorez não possuem diferenças estatísticas. O adesivo que mais se destacou foi o Wonderbond, que teve desempenho superior ao do Cascophen, inclusive. Também se concluiu que não existe diferença estatística significativa na resistência à tração dos perfis vertical e horizontal / One of the techniques to allow for the use of reforestation lumber is the production of glued laminated timber (glulam), which consists of the gluing of lumber laminas. Those laminas are obtained of the union of pieces, through glued finger joints. For a good performance of glulam structures, the choice of the adhesive is fundamental. Traditionally, Cascophen is the most adhesive used in the production of glulam. In that context, the aim of the present research is to evaluate the efficiency, with relation to the strength, of adhesives (Cascophen, Wonderbond, Cascorez, Melamine urea formaldehyde and castor oil Polyurethane) in the gluing of Pinushondurensis lumber, using a joint pattern with vertical profile. Comparisons between the vertical and horizontal profiles using only Cascophen adhesive were made. The experimental analyses were based on tensile tests in pieces with structural dimension. For this purpose, 150 joint pieces and 25 pieces without joints (for comparisons) with nominal dimensions of 3,5 x 7,0 x 200 cm were tested. The main analyses performed were the comparison among all the adhesives with vertical profile, the comparison between the vertical and horizontal profiles for the Cascophen adhesive and, finally, an analysis of the failure modes and their relations with both latewood percentage and elasticity modulus. The comparison among all the adhesives with vertical profile revealed that Cascophen and Cascorez do. Not have statistical differences. The best adhesive was Wonderbond, which had a better performance than Cascophen. Concerning the vertical and horizontal profiles, no significant statistical difference was found in the tensile strength

O uso de madeira laminada colada (MLC) em países da América do Norte e Europa é bastante difundido. No Brasil, apesar da técnica existir desde o século XX, a sua utilização é incipiente em relação à possibilidade de utilização desse produto. O desenvolvimento de produtos a partir de lâminas de madeira com pequenas dimensões se deve à necessidade de se eliminar defeitos nas peças estruturais, tais como nó e medula, os quais reduzem significativamente as características de resistência e elasticidade da peça, em comparação com a madeira sã. O aumento da resistência e da rigidez da viga de MLC pode ser conseguido por meio da classificação das lâminas, seguida de uma disposição adequada das mesmas. Outra maneira de se obter um aumento nas propriedades de rigidez e de resistência de elementos estruturais de MLC é a utilização de polímeros reforçados com fibras (PRF) na região mais tracionada da viga. Esta providência, além de melhorar as propriedades mecânicas do elemento estrutural, aumenta a confiabilidade em relação ao modo de ruptura. Dentro deste escopo, este trabalho procura estabelecer critérios para fabricação de vigas retas de MLC, sem e com reforço de fibras de vidro, a partir de informações obtidas na revisão bibliográfica, abordando aspectos relacionados à resistência da madeira (espécie e qualidade da madeira, quantidade de nós, inclinação das fibras em relação ao eixo longitudinal das peças, presença de medula), dimensões das lâminas, espaçamento mínimo entre emendas dentadas de uma mesma lâmina e posicionamento das emendas dentadas na viga, colagem e prensagem. Foi proposto um modelo numérico para cálculo do momento fletor resistente e da rigidez à flexão (EI) de vigas de MLC sem reforço e reforçadas com PRF. O modelo admite a validade da hipótese de distribuição linear de deformações ao longo da altura da viga, comportamento elásto-frágil-linear da madeira na tração paralela às fibras e bi-linear na compressão paralela às fibras. Este modelo foi implementado a um programa computacional que por meio de um processo interativo determina o valor do momento fletor resistente e da rigidez à flexão. Resultados experimentais obtidos por meio de ensaios em vigas de MLC reforçadas com fibra de vidro indicam a validade do modelo teórico proposto. Também foram realizados ensaios de delaminação para avaliar a eficiência dos adesivos Phenol-resorcinol e Epóxi AR-300 quando submetidos a variação de temperatura, umidade e pressão. Resultados obtidos indicaram a eficiência destes adesivos. / Glulam beam is used in countries of North America and Europe. In Brazil, the technique exists since the 20th Century, but its use is incipient in relation to the possibility of the product. The development of products that use wood with small dimensions is important to eliminate defects in the structural pieces, such as knot and marrow, which reduce the strength and stiffness of the piece. The increase of the strength and stiffness of the glulam beam can be achieved through the classification of the lumber, or by an appropriate disposition of the lumber. Another way to obtain an increase in the strength and stiffness of the glulam beam it is the use of fiber reinforced polymers (FRP). This way, besides improving the mechanical properties of the structural element, increases the reliability in relation to the rupture way. This work establish criteria for production of glulam beams, without and with reinforce of glass fiber, starting from information obtained in the bibliographical revision, approaching aspects related to the straight of the wood (species and quality of the wood, inclination of the fibers in relation to the longitudinal axis of the pieces, marrow presence), dimensions of the sheets, minimum spacing between bitten amendments of a same sheet and positioning of the jagged amendments in the beam. A numeric model for calculation of the straight moment and flexural stiffness (EI) of glulam beams was proposed. The model admits the validity of the hypothesis of lineal distribution of deformations along the height of the beam, elastic-fragile-lineal behavior of the wood in the parallel traction and bi-lineal in the parallel compression of the fibers. This model was implemented in a computer program that uses an interactive process to determine the value of the straight moment and of the flexural stiffness. Experimental results obtained indicate the validity of the theoretical model proposed. A test of delamination was done to evaluate the efficiency of the adhesives Phenol-resorcinol and Epoxy AR-300 when submitted to temperature, humidity and pressure variation. Results indicated the efficiency of these adhesives.

A confecção e as características mecânicas e morfológicas de peças de madeira laminada colada (MLC) preparadas a partir de lamelas de Schizolobium amazonicum Herb, Paricá, coladas com três adesivos, Cascophen, Melamina e Pubond, após serem submetidas a dois tipos de tratamento químico preservante, arsanato de cobre cromatado (CCA) e borato de cobre cromatado (CCB) foram avaliadas. Após seleção visual das lamelas e seleção, foram determinados os módulos de elasticidade das mesmas visando a preparação de vigas com a distribuição mais uniforme possível deste parâmetro. A densidade aparente média da madeira de paricá determinada segundo a Norma NBR 7190:1997,usando todas as lamelas, após serem submetidas à seleção pela classificação visual foi igual a 370 kg/m3. As lamelas foram então coladas, prensadas e submetidas aos tratamentos CCA e CCB. A partir dessas peças foram cortados corpos de prova para ensaios de flexão estática, cisalhamento, delaminação e fluência, conforme a norma CSA 0112.9:2004. Os valores do módulo de elasticidade demonstraram que, vigas produzidas com Melamina, há aumento nos valores de MOE para as amostras tratadas por CCA (7656 ± 477 MPa) e CCB (8152 ± 570 MPa) em relação à amostra sem tratamento (7171 ± 519 MPa). No caso do CCA, esse aumento é menos significativo. No caso das amostras coladas com Cascophen praticamente não houve diferença estatística entre os módulos para as peças sem tratamento (9150 ± 672 MPa) e aquelas tratadas com CCA (8764 ± 908 MPa) e CCB (9822 ± 791 MPa), sendo a variação numérica maior no segundo tratamento. A mesma observação vale para as amostras coladas com Purbond sem tratamento (8119 ± 725 MPa), quando comparadas com aquelas tratadas com CCA (8154 ± 951 MPa) e com CCB (8331 ± 863 MPa). Nos ensaios de cisalhamento observou-se elevada incidência de eventos de compressão o que sugere que alta porosidade da madeira, tenha provocado a compressão do corpo de prova, em detrimento da ruptura do corpo de prova. Observou-se que a Melamina e o Purbond apresentaram a maior frequência de ruptura tipo 100% na madeira, sugerindo que esses apresentaram maior adesividade, não havendo diferença significativa entre os corpos de prova secos e saturados. Em relação à força de ruptura, notou-se, que os adesivos apresentam melhor desempenho quando secos (quando se apresentaram na ordem Melamina (3,7 ± 0,9 MPa), Purbond (3,5 ± 0,96 MPa) e Cascophen (3,4 ± 0,8 MPa).) Nenhum corpo de prova apresentou delaminação, todos permaneceram colados e praticamente intactos, o que sugere que os adesevos e os tratamentos químicos utilizados são adequados à preparação de MLC à partir de lamelas de Paricá. Os ensaios de fluência que a estabilização nos deslocamentos ocorreu em torno de 90 h, para os dois corpos de prova. Observou-se uma diminuição nos valores das linhas laterais e centrais, após ensaiadas, em relação aos valores antes do ensaio, o que pode estar relacionado com a porosidade e densidade da madeira, que permitiu a compressão irreversível do corpo de prova, sugerindo que as características da madeira são mais marcantes que o efeito do adesivo. / Glued Laminated Wood timber samples were confectioned from Schizolobium amazonicum Herb, Paricá, using Cascophen, Melamine and Purbond adhesives, and submitted to preservative chemical treatment by cromated copper arsenate (CCA) and cromated copper bromated. These samples were characterized regarding their mechanical and morphological characteristics. After visual evaluation and selection of the lamellas they had their elasticity modulus measured in order to prepare timbers with the most uniform distribution as possible. The apparent density of Paricá wood had been determined as 370 kg/m3 according to the NBR 7190 Standard, using all the lamellas after submitted to the visual inspection. Then the lamellas were glued pressed and submitted to the CCA and CCB treatments. From these pieces specimens for the elasticity, shear, delamination and creep tests were cut. The elasticity modulus showed that for samples glued with Melamine there was an increasing in the MOE values for samples treated with CCA (7656 ± 477 MPa) and CCB (8152 ± 570 MPa) when compared with the untreated sample (7171 ± 519 MPa). In the CCA such increase is less remarked. For Cascophen practically the same values were found for untreated (9150 ± 672 MPa) and CCA (8764 ± 908 MPa) or CCB (9822 ± 791 MPa) treated specimens. Same conclusion is valid for the Purbond glue samples once untreated (8119 ± 725 MPa) and CCA (8154 ± 951 MPa) or CCB (8331 ± 863 MPa) samples presented statistically similar MOE values. Shear tests presented high incidence of compression events, suggesting that the porosity of the Wood facilitates this behavior instead of rupture of the specimen. Melamine and Purbond glued specimens presented higher frequency of 100% in-wood rupture, reveling higher adhesion in such glues, without differences in dry or saturated samples. Regarding the rupture force all the adhesives promoted more resistence when dry, in the order: Melamine (3,7 ± 0,9 MPa), Purbond (3,5 ± 0,96 MPa) e Cascophen (3,4 ± 0,8 MPa). Any specimens presented delamination, remaining all of them intact showing that the adhesives and chemical treatments are adequate for the preparation of Laminated Glued Wood from Paricá. Creep tests revealed that the stabilization in the displacements stabilized after 90h of pressure in both the specimens that resisted until the end of the test. There was a diminishing on the length of both central and lateral glue lines, at the end of the test which can be related to the porosity and density of the Paricá wood allowing the irreversible compression of the specimens, suggesting that such characteristics are more significant than the adhesive and chemical treatment used.

O objetivo deste trabalho é o estudo da resistência e rigidez das emendas dentadas à fadiga na tração com as finalidades de propor uma metodologia de ensaio e estimar um coeficiente redução da resistência à fadiga na tração das emendas dentadas em relação a madeira maciça, contribuindo para a caracterização destas ligações. Foram utilizadas duas espécies de madeira, Pinus caribea hondurensis e Eucalyptus grandis, e dois tipos de adesivos sendo um industrial à base de fenol-resorcinol e um poliuretano à base de resina de mamona desenvolvido no Instituto de Química de São Carlos. Foram realizados ensaios cíclicos para três níveis de freqüência (1 Hz, 5 Hz e 9 Hz) e três níveis de tensão (90%, 75% e 60% da resistência) a uma relação R = 0,1. Com base nos resultados foram propostos coeficientes de redução de resistência à fadiga da emenda dentada em relação à madeira maciça e verificar que não há variação significativa da rigidez em função do número de ciclos. / The aims of this work is the study of the fatigue strength and stiffness of the finger joints in tension, in order to propose an experimental methodology and to determine a strength reduction coefficient, in relation to solid wood, contributing to the characterization of these joints. Two wood species, Pinus caribea hondurensis and Eucalyptus grandis, and two adhesives types were used, being an industrial one phenol-resorcinol based and a poliuretane castor oil resin based, developed at the lnstitute of Chemistry of São Carlos. Cyclical tests were accomplished in three frequency levels (1 Hz, 5 Hz and 9 Hz) and three tension levels (90%, 75% and 60% of the strength) to a relationship R = 0,1. Based on the results, it were proposed strength reduction coefficients in relation to solid wood, for finger joints under fatigue in tension, and to concluded that there is no significant variation in stiffness with the cycle numbers.

Este trabalho consiste no estudo teórico e experimental das emendas dentadas em madeira laminada colada (MLC), cujo objetivo principal é avaliar o método proposto no Projeto da Nova Norma Brasileira PNBR 7190 (1996) para a caracterização da MLC, com ênfase às emendas dentadas. As espécies de madeira estudadas foram o Pinus elliottii e o Eucalipto grandis e o adesivo utilizado foi o CASCOPHEN RS-216, à base de resorcinol, produzido pela Alba Química Indústria e Comércio Ltda. A emenda dentada usada no estudo foi a correspondente ao comprimento de 20 mm da DIN 68140, geometria esta adotada pelo parque produtor de MLC no país. Nos ensaios são avaliadas as resistências ao cisalhamento na lâmina de cola, a tração normal à lâmina de cola e a resistência a tração das emendas dentadas. O desempenho das ligações foi avaliado em função da relação entre os valores obtidos nos ensaios com madeira colada e madeira maciça, bem como pelo modo de ruptura dos mesmos. Como conclusão obteve-se que o processo de colagem adotado foi bem sucedido para todos as amostras de caracterização da MLC, independente da espécie de madeira e do tipo de ruptura obtido. O método proposto no Projeto da Nova Norma Brasileira PNBR 7190 (1996) mostrou-se adequado para a caracterização das propriedades de resistência da MLC. / This work consist in the theoretical and experimental study of finger joints in glued laminated timber (GLULAM), with main objective to evaluate the method proposed in the New Brazilian Draft Code PNBR 7190 (1996) to characterization of GLULAM, with emphasis to finger joints. The species of wood studied were the Pinus elliottii and Eucalipto grandis and the adhesive was the CASCOPHEN RS-216, resorcinol-based, produced by Alba Química Indústria e Comércio Ltda. The geometry of finger joint used in the study was the correspondent to DIN 68140, this is the adopted by producer park of GLULAM in the country. In the tests were evaluated the shear resistance of glue lamina, the perpendicular tension resistance of glue lamina and parallel to grain tension resistance of finger joints. The performance of jointing was evaluated as a function of the relation between the values obtained in the tests with glued wood and clear wood, as well as rupture mode. Concluding remarks that gluing process adopted was well successful to all specimens of wood specie and rupture mode. The method proposed by New Brazilian Draft Code PNBR 7190 (1996) is adequate to characterization of the resistance properties of GLULAM.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-06T16:32:04Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740038 bytes, checksum: f6b32f1471363b3db5a90aff0f364430 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-06T16:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1740038 bytes, checksum: f6b32f1471363b3db5a90aff0f364430 (MD5) Previous issue date: 2017-03-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O adesivo de ureia-formaldeído é um dos adesivos sintéticos mais utilizados no mundo para a fabricação de painéis de madeira. Apesar da sua ampla importância econômica e o longo histórico de utilização, o mesmo possui baixa resistência à umidade, emissão de formaldeído e menor resistência mecânica quando comparado a outros adesivos sintéticos. Pesquisas para minimizar estes efeitos estão sendo realizadas, principalmente no que tange a adição de nanopartículas aos adesivos, com o intuito de melhorar suas propriedades e o desempenho na colagem. Em relação à síntese do adesivo ureia- formaldeído é possível trabalhar no controle de variáveis do processo como o pH, tempo e temperatura da reação, razão molar formaldeído:ureia, pureza dos reagentes, dentre outros. Entre os aditivos, a lignina kraft e a celulose nanocristalina se destacam pois são considerados biopolímeros de alta tecnologia para aplicação em diversos materiais, pela alta resistência, rigidez e alta disponibilidade na natureza. Estes materiais são renováveis e biodegradáveis, o que lhes permite competir com produtos fósseis e industrializados. Os objetivos deste trabalho foram sintetizar adesivos de ureia- formaldeído com adição de lignina kraft e celulose nanocristalina. O trabalho está dividido em quatro capítulos, a saber: Capítulo 1 – Adição de lignina kraft ao adesivo ureia-formaldeído para a colagem de madeira sólida e reconstituída. Capítulo 2 – Efeito da razão molar e tempo de reação sobre a síntese do adesivo ureia-formaldeído. Capítulo 3 – Adição de lignina kraft metiolada na síntese de adesivos ureia-formaldeído. Capítulo 4 – Efeito da adição de celulose nanocristalina na síntese de adesivos ureia- formaldeído. A adição de 5% de lignina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento e porcentagem de falha na madeira, assim como boas propriedades adesivas. A redução do tempo de gelatinização e do tempo de trabalho dos adesivos com a adição da lignina é satisfatório, possibilitando a redução da adição de catalisador em contrapartida com a adição de um produto renovável. Adições de 10% de lignina kraft ao adesivo proporcionaram os melhores resultados para o conjunto dos ensaios mecânicos de painéis MDP (Capítulo 1). A razão molar formaldeído:ureia e tempo de reação na etapa de condensação afetaram significativamente as propriedades dos adesivos sintetizados. O adesivo sintetizado com razão molar de 1,26:1,0 e 20 minutos de reação na etapa de condensação apresentou as melhores propriedades adesivas e resistência ao cisalhamento comparável ao adesivo comercial (Capítulo 2). Em relação ao aumento da reatividade da lignina kraft, a lignina metiolada tipo 1 (mistura de 29,45 g de lignina com 58,9 g de água e 27 g de formaldeído, com ajuste do pH para 12), proporcionou ao adesivo lignina-ureia-formaldeído propriedades adesivas mais adequadas quando comparadas às sínteses que utilizaram a lignina metiolada tipo 2 (mistura de lignina e formaldeído em proporções de 1:1, com ajuste do pH para 8,5). No entanto, o adesivo com adição de 10% de lignina metiolada tipo 2 na síntese do adesivo lignina-ureia-formaldeído apresentou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola de juntas de lâminas coladas (Capítulo 3). Adições de 2, 4 e 6% de celulose nanocristalina ao adesivo ureia-formaldeído proporcionaram um aumento gradativo da viscosidade, pH, teor de sólidos e tempo de gelatinização, em comparação à síntese adesiva sem adição de celulose nanocristalina. Acima disso houve uma redução nos valores. Adição de 4% de celulose nanocristalina ao adesivo proporcionou a maior resistência ao cisalhamento na linha de cola e a maior porcentagem de falha na madeira, entre os adesivos testados. No entanto, as sínteses adesivas de ureia-formaldeído e celulose nanocristalina-ureia-formaldeído apresentaram resultados físicos e mecânicos para os painéis inferiores aos obtidos para os painéis MDP produzidos com adesivo comercial de ureia-formaldeído (Capítulo 4). / The urea-formaldehyde adhesive is one of the most widely used synthetic adhesives in the world for the manufacture of wood panels. Despite its wide economic importance and long usage history, it has low resistance to moisture, formaldehyde emission and lower mechanical resistance when compared to other synthetic adhesives. Researches to minimize these effects are being carried out, mainly regarding the addition of nanoparticles to the adhesives, in order to improve their properties and the performance in bonding. In relation to the synthesis of the urea-formaldehyde adhesive, it is possible to work in the control of process variables such as pH, reaction time and temperature, molar ratio formaldehyde: urea, reagent purity, among others. Among the additives, kraft lignin and nanocrystalline cellulose stand out because they are considered high technology biopolymers for application in various materials, due to high strength, stiffness and high availability in nature. These materials are renewable and biodegradable, allowing them to compete with fossil and industrialized products. The objectives of this work were to synthesize urea-formaldehyde adhesives with addition of kraft lignin and nanocrystalline cellulose. The work is divided into four chapters, as follows: Chapter 1 - Addition of kraft lignin to the urea-formaldehyde adhesive for the bonding of solid and reconstituted wood. Chapter 2 - Effect of the molar ratio and reaction time on the synthesis of the urea-formaldehyde adhesive. Chapter 3 - Addition of methiolated kraft lignin in the synthesis of urea-formaldehyde adhesives. Chapter 4 - Effect of the addition of nanocrystalline cellulose on the synthesis of urea-formaldehyde adhesives. The addition of 5% lignin to the adhesive provided the highest shear strength and percentage of failure in the wood, as well as good adhesive properties. The reduction of the gelatinization time and the working time of the adhesives with the addition of the lignin is satisfactory, allowing the reduction of the addition of catalyst in return with the addition of a renewable product. Additions of 10% kraft lignin to the adhesive gave the best results for all mechanical assays of MDP panels (Chapter 1). The molar ratio formaldehyde: urea and reaction time in the condensation step significantly affected the properties of the synthesized adhesives. The 1.26: 1.0 and 20 minute molar ratio synthesized adhesive in the condensation step had the best adhesive properties and shear strength comparable to commercial adhesive (Chapter 2). In relation to the increase in the reactivity of kraft lignin, methiolate lignin type 1 (mixture of 29.45 g of lignin with 58.9 g of water and 27 g of formaldehyde, with adjustment of pH to 12) provided the lignin- Urea-formaldehyde more suitable adhesive properties when compared to the syntheses using methiolate lignin type 2 (mixture of lignin and formaldehyde in proportions of 1: 1, with pH adjustment to 8.5). However, the adhesive with the addition of 10% methyolated lignin type 2 in the synthesis of the lignin-urea- formaldehyde adhesive showed the highest shear strength in the glue line of bonded sheet joints (Chapter 3). Additions of 2, 4 and 6% of nanocrystalline cellulose to the urea-formaldehyde adhesive provided a gradual increase in viscosity, pH, solids content and gelatinization time, compared to the adhesive synthesis without addition of nanocrystalline cellulose. Above this there was a reduction in values. Addition of 4% of nanocrystalline cellulose to the adhesive provided the highest shear strength in the glue line and the highest percentage of wood failure among the adhesives tested. However, the adhesive syntheses of urea-formaldehyde and nanocrystalline-urea-formaldehyde cellulose presented physical and mechanical results for panels lower than those obtained for MDP panels produced with commercial urea-formaldehyde adhesive (Chapter 4).

A confecção e as características mecânicas e morfológicas de peças de madeira laminada colada (MLC) preparadas a partir de lamelas de Schizolobium amazonicum Herb, Paricá, coladas com três adesivos, Cascophen, Melamina e Pubond, após serem submetidas a dois tipos de tratamento químico preservante, arsanato de cobre cromatado (CCA) e borato de cobre cromatado (CCB) foram avaliadas. Após seleção visual das lamelas e seleção, foram determinados os módulos de elasticidade das mesmas visando a preparação de vigas com a distribuição mais uniforme possível deste parâmetro. A densidade aparente média da madeira de paricá determinada segundo a Norma NBR 7190:1997,usando todas as lamelas, após serem submetidas à seleção pela classificação visual foi igual a 370 kg/m3. As lamelas foram então coladas, prensadas e submetidas aos tratamentos CCA e CCB. A partir dessas peças foram cortados corpos de prova para ensaios de flexão estática, cisalhamento, delaminação e fluência, conforme a norma CSA 0112.9:2004. Os valores do módulo de elasticidade demonstraram que, vigas produzidas com Melamina, há aumento nos valores de MOE para as amostras tratadas por CCA (7656 ± 477 MPa) e CCB (8152 ± 570 MPa) em relação à amostra sem tratamento (7171 ± 519 MPa). No caso do CCA, esse aumento é menos significativo. No caso das amostras coladas com Cascophen praticamente não houve diferença estatística entre os módulos para as peças sem tratamento (9150 ± 672 MPa) e aquelas tratadas com CCA (8764 ± 908 MPa) e CCB (9822 ± 791 MPa), sendo a variação numérica maior no segundo tratamento. A mesma observação vale para as amostras coladas com Purbond sem tratamento (8119 ± 725 MPa), quando comparadas com aquelas tratadas com CCA (8154 ± 951 MPa) e com CCB (8331 ± 863 MPa). Nos ensaios de cisalhamento observou-se elevada incidência de eventos de compressão o que sugere que alta porosidade da madeira, tenha provocado a compressão do corpo de prova, em detrimento da ruptura do corpo de prova. Observou-se que a Melamina e o Purbond apresentaram a maior frequência de ruptura tipo 100% na madeira, sugerindo que esses apresentaram maior adesividade, não havendo diferença significativa entre os corpos de prova secos e saturados. Em relação à força de ruptura, notou-se, que os adesivos apresentam melhor desempenho quando secos (quando se apresentaram na ordem Melamina (3,7 ± 0,9 MPa), Purbond (3,5 ± 0,96 MPa) e Cascophen (3,4 ± 0,8 MPa).) Nenhum corpo de prova apresentou delaminação, todos permaneceram colados e praticamente intactos, o que sugere que os adesevos e os tratamentos químicos utilizados são adequados à preparação de MLC à partir de lamelas de Paricá. Os ensaios de fluência que a estabilização nos deslocamentos ocorreu em torno de 90 h, para os dois corpos de prova. Observou-se uma diminuição nos valores das linhas laterais e centrais, após ensaiadas, em relação aos valores antes do ensaio, o que pode estar relacionado com a porosidade e densidade da madeira, que permitiu a compressão irreversível do corpo de prova, sugerindo que as características da madeira são mais marcantes que o efeito do adesivo. / Glued Laminated Wood timber samples were confectioned from Schizolobium amazonicum Herb, Paricá, using Cascophen, Melamine and Purbond adhesives, and submitted to preservative chemical treatment by cromated copper arsenate (CCA) and cromated copper bromated. These samples were characterized regarding their mechanical and morphological characteristics. After visual evaluation and selection of the lamellas they had their elasticity modulus measured in order to prepare timbers with the most uniform distribution as possible. The apparent density of Paricá wood had been determined as 370 kg/m3 according to the NBR 7190 Standard, using all the lamellas after submitted to the visual inspection. Then the lamellas were glued pressed and submitted to the CCA and CCB treatments. From these pieces specimens for the elasticity, shear, delamination and creep tests were cut. The elasticity modulus showed that for samples glued with Melamine there was an increasing in the MOE values for samples treated with CCA (7656 ± 477 MPa) and CCB (8152 ± 570 MPa) when compared with the untreated sample (7171 ± 519 MPa). In the CCA such increase is less remarked. For Cascophen practically the same values were found for untreated (9150 ± 672 MPa) and CCA (8764 ± 908 MPa) or CCB (9822 ± 791 MPa) treated specimens. Same conclusion is valid for the Purbond glue samples once untreated (8119 ± 725 MPa) and CCA (8154 ± 951 MPa) or CCB (8331 ± 863 MPa) samples presented statistically similar MOE values. Shear tests presented high incidence of compression events, suggesting that the porosity of the Wood facilitates this behavior instead of rupture of the specimen. Melamine and Purbond glued specimens presented higher frequency of 100% in-wood rupture, reveling higher adhesion in such glues, without differences in dry or saturated samples. Regarding the rupture force all the adhesives promoted more resistence when dry, in the order: Melamine (3,7 ± 0,9 MPa), Purbond (3,5 ± 0,96 MPa) e Cascophen (3,4 ± 0,8 MPa). Any specimens presented delamination, remaining all of them intact showing that the adhesives and chemical treatments are adequate for the preparation of Laminated Glued Wood from Paricá. Creep tests revealed that the stabilization in the displacements stabilized after 90h of pressure in both the specimens that resisted until the end of the test. There was a diminishing on the length of both central and lateral glue lines, at the end of the test which can be related to the porosity and density of the Paricá wood allowing the irreversible compression of the specimens, suggesting that such characteristics are more significant than the adhesive and chemical treatment used.

O uso de madeira laminada colada (MLC) em países da América do Norte e Europa é bastante difundido. No Brasil, apesar da técnica existir desde o século XX, a sua utilização é incipiente em relação à possibilidade de utilização desse produto. O desenvolvimento de produtos a partir de lâminas de madeira com pequenas dimensões se deve à necessidade de se eliminar defeitos nas peças estruturais, tais como nó e medula, os quais reduzem significativamente as características de resistência e elasticidade da peça, em comparação com a madeira sã. O aumento da resistência e da rigidez da viga de MLC pode ser conseguido por meio da classificação das lâminas, seguida de uma disposição adequada das mesmas. Outra maneira de se obter um aumento nas propriedades de rigidez e de resistência de elementos estruturais de MLC é a utilização de polímeros reforçados com fibras (PRF) na região mais tracionada da viga. Esta providência, além de melhorar as propriedades mecânicas do elemento estrutural, aumenta a confiabilidade em relação ao modo de ruptura. Dentro deste escopo, este trabalho procura estabelecer critérios para fabricação de vigas retas de MLC, sem e com reforço de fibras de vidro, a partir de informações obtidas na revisão bibliográfica, abordando aspectos relacionados à resistência da madeira (espécie e qualidade da madeira, quantidade de nós, inclinação das fibras em relação ao eixo longitudinal das peças, presença de medula), dimensões das lâminas, espaçamento mínimo entre emendas dentadas de uma mesma lâmina e posicionamento das emendas dentadas na viga, colagem e prensagem. Foi proposto um modelo numérico para cálculo do momento fletor resistente e da rigidez à flexão (EI) de vigas de MLC sem reforço e reforçadas com PRF. O modelo admite a validade da hipótese de distribuição linear de deformações ao longo da altura da viga, comportamento elásto-frágil-linear da madeira na tração paralela às fibras e bi-linear na compressão paralela às fibras. Este modelo foi implementado a um programa computacional que por meio de um processo interativo determina o valor do momento fletor resistente e da rigidez à flexão. Resultados experimentais obtidos por meio de ensaios em vigas de MLC reforçadas com fibra de vidro indicam a validade do modelo teórico proposto. Também foram realizados ensaios de delaminação para avaliar a eficiência dos adesivos Phenol-resorcinol e Epóxi AR-300 quando submetidos a variação de temperatura, umidade e pressão. Resultados obtidos indicaram a eficiência destes adesivos. / Glulam beam is used in countries of North America and Europe. In Brazil, the technique exists since the 20th Century, but its use is incipient in relation to the possibility of the product. The development of products that use wood with small dimensions is important to eliminate defects in the structural pieces, such as knot and marrow, which reduce the strength and stiffness of the piece. The increase of the strength and stiffness of the glulam beam can be achieved through the classification of the lumber, or by an appropriate disposition of the lumber. Another way to obtain an increase in the strength and stiffness of the glulam beam it is the use of fiber reinforced polymers (FRP). This way, besides improving the mechanical properties of the structural element, increases the reliability in relation to the rupture way. This work establish criteria for production of glulam beams, without and with reinforce of glass fiber, starting from information obtained in the bibliographical revision, approaching aspects related to the straight of the wood (species and quality of the wood, inclination of the fibers in relation to the longitudinal axis of the pieces, marrow presence), dimensions of the sheets, minimum spacing between bitten amendments of a same sheet and positioning of the jagged amendments in the beam. A numeric model for calculation of the straight moment and flexural stiffness (EI) of glulam beams was proposed. The model admits the validity of the hypothesis of lineal distribution of deformations along the height of the beam, elastic-fragile-lineal behavior of the wood in the parallel traction and bi-lineal in the parallel compression of the fibers. This model was implemented in a computer program that uses an interactive process to determine the value of the straight moment and of the flexural stiffness. Experimental results obtained indicate the validity of the theoretical model proposed. A test of delamination was done to evaluate the efficiency of the adhesives Phenol-resorcinol and Epoxy AR-300 when submitted to temperature, humidity and pressure variation. Results indicated the efficiency of these adhesives.