Efeito da adição de nanofibrilas de celulose em dois diferentes adesivos utilizados na produção de painéis de madeira compensada

Abstract

O desenvolvimento de novos materiais tem se intensificado nas últimas décadas, impulsionado pela busca por soluções sustentáveis e de alto desempenho mecânico. Nesse contexto, o uso de nanomateriais, especialmente nanofibrilas de celulose (NFCs), destaca-se como alternativa para aprimorar adesivos aplicados em painéis compensados. Este estudo avaliou a substituição de 5% e 10% dos adesivos fenol-formaldeído (FF) e poliuretano bicomponente (PU) por NFC, sob forma de suspensão aquosa a 3%, na fabricação de painéis compensados produzidos com lâminas de Eucalyptus grandis. Os painéis foram manufaturados segundo parâmetros industriais e submetidos a ensaios físicos e mecânicos de densidade, teor de umidade, inchamento, absorção de água, flexão estática e cisalhamento na linha de cola, conforme normas da ABNT. Os adesivos foram caracterizados quanto à viscosidade, teor de sólidos e gel-time. Também foram realizadas análises de termogravimetria, FTIR e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados indicaram que a incorporação de 5% de NFC favoreceu a interação adesivo-madeira, promovendo melhorias nas propriedades físico-mecânicas dos painéis, especialmente no módulo de ruptura e no módulo de elasticidade, com maior destaque para os painéis produzidos com PU. As análises de termogravimetria, FTIR e MEV mostraram a interação entre a NFC e os componentes do PU, com uma estrutura mais porosa quando em porcentagens maiores, além de uma melhor dispersão da nanocelulose em ambos os adesivos para o teor de 5%. A incorporação de NFCs diminuiu a viscosidade, o teor de sólidos e o gel-time dos dois adesivos estudados. Assim, a substituição de 10% comprometeu o desempenho mecânico, indicando que 5% é a concentração mais adequada. Conclui-se que a incorporação de NFC é uma alternativa viável para melhorar o desempenho de painéis compensados destinados à construção civil.

The development of new materials has intensified in recent decades, driven by the search for sustainable solutions with high mechanical performance. In this context, the use of nanomaterials, particularly cellulose nanofibrils (NFC), stands out as an alternative to enhance adhesives applied in plywood panels. This study evaluated the replacement of 5% and 10% of phenol-formaldehyde (PF) and two-component polyurethane (PU) adhesives with NFC in the form of a 3% aqueous suspension in the manufacture of plywood panels produced from Eucalyptus grandis veneers. The panels were manufactured according to industrial parameters and subjected to physical and mechanical tests, including density, moisture content, thickness swelling, water absorption, static bending, and shear strength along the glue line, in accordance with ABNT standards. The adhesives were characterized in terms of viscosity, solid content, and gel-time. Thermogravimetric analysis, FTIR, and scanning electron microscopy were also performed. The results indicated that incorporating 5% NFC enhanced the adhesive-wood interaction, improving the physical and mechanical properties of the panels, especially the modulus of rupture and modulus of elasticity, with greater improvements observed in panels produced with PU. Thermogravimetric, FTIR, and SEM analyses showed interactions between NFC and the PU components, a more porous structure at higher NFC contents, and better dispersion of nanocellulose in both adhesives at the 5% level. Incorporating NFC reduced the viscosity, solid content, and gel-time of both adhesives. Consequently, a 10% replacement compromised mechanical performance, indicating that 5% is the most suitable concentration. It is concluded that the incorporation of NFC is a viable alternative to improve the performance of plywood panels intended for civil construction.