Compósitos leves aglomerados para isolamento térmico com uso de polpa celulósica e madeira residual

Os painéis de partículas, ou MDP (Medium Density Particleboard), são definidos como a união de um conjunto de partículas de madeira por meio da adição de um adesivo, consolidados na forma de um painel, por meio da aplicação de pressão e calor. Estes painéis permitem a utilização de resíduos madeireiros e de outras origens em sua fabricação. A celulose é um carboidrato complexo que serve como pilar da indústria papeleira, um mercado de gigantesco impacto econômico, encabeçado por uma corporação que movimenta 41,1 bilhões de reais por ano (HORA, 2017). Além de seu uso clássico, essa biomolécula surge como uma excelente alternativa para painéis à base de madeira, com foco no conforto ambiental. Nessas aplicações, o composto garante baixa densidade e arquitetura vazada, propriedades ideais para a elaboração de soluções em isolamento térmico. Este trabalho teve como objetivo a produção e caracterização de painéis compósitos de partículas de madeira residual com adição de polpa celulósica do processo de fabricação de papel Kraft na indústria, avaliando suas propriedades físicas, mecânicas e térmicas. Para a fabricação dos compósitos foram utilizados os seguintes insumos: partículas de madeira residual de Pinus sp., resina poliuretana à base de óleo de mamona e polpa de celulose industrial nas proporções de 20% e 40%. Os painéis foram avaliados quanto às propriedades físicas e mecânicas, conforme NBR 14810 (2018), e propriedades térmicas, avaliando a condução de calor por termografia de infravermelho e decomposição térmica por TGA. O tratamento com 40% de polpa (T1) mostrou um potencial, apresentando maior densidade (677 kg/m3), melhor coesão interna com Tração Perpendicular de 0,77 MPa e menor Inchamento em Espessura em 24 horas (14,49%), atendendo aos requisitos da NBR 14810-2 para painéis Tipo P2. Em relação à condução de calor, a adição de polpa de celulose nos níveis estudados não afetou esta característica, uma vez que a compactação necessária para a integridade do painel eliminou os vazios de ar que a polpa propicia, neutralizando seu potencial isolante. Para a decomposição térmica, todas as amostras apresentaram comportamento semelhante, com início de decomposição principal a aproximadamente 240 °C, atestando a segurança do material para uso em vedação e isolamento. Conclui-se que teores de polpa superiores aos estudados, aliados a menores densidades, podem otimizar o isolamento térmico. Ademais, o uso de madeira residual e insumos renováveis confere caráter sustentável ao compósito, alinhando-se às ODS 9, 11 e 12.

Resumo (inglês)

Medium Density Particleboard (MDP) panels are defined as composite products formed by bonding a set of wood particles with an adhesive, consolidated into a panel through the application of heat and pressure. These panels allow the incorporation of wood residues and materials from other origins in their manufacture. Cellulose is a complex carbohydrate that constitutes the foundation of the paper industry, a market of considerable economic impact, led by a corporation with an annual revenue of approximately R$ 41.1 billion (HORA, 2017). Beyond its classical application, this biomolecule emerges as a promising alternative for wood-based panels, with a focus on environmental comfort. In these applications, the composite provides low density and a porous microarchitecture, properties particularly favorable for the development of thermal insulation solutions. This study aimed to produce and characterize composite particleboards made from residual wood particles with the addition of cellulosic pulp derived from the industrial Kraft paper manufacturing process, evaluating their physical, mechanical, and thermal properties. The composites were fabricated using the following raw materials: residual Pinus sp. wood particles, castor oil-based polyurethane resin, and industrial cellulose pulp at proportions of 20% and 40%. The panels were evaluated for physical and mechanical properties in accordance with NBR 14810 (2018), as well as thermal properties, including heat conduction assessed by infrared thermography and thermal degradation analyzed by thermogravimetric analysis (TGA). The treatment with 40% pulp (T1), presenting the highest density (677 kg/m³), showed a good potential with its best internal bonding with a Perpendicular Tensile Strength of 0.77 MPa, and the lowest Thickness Swelling after 24 hours (14.49%), meeting the requirements of NBR 14810-2 for Type P2 panels and the ANSI standard. Regarding heat conduction, the addition of cellulose pulp at the studied levels did not significantly affect this property, since the compaction required to ensure panel integrity eliminated the air voids provided by the pulp, neutralizing its insulating potential. For thermal degradation, all samples exhibited similar behavior, with the main decomposition onset at approximately 240 °C, attesting to the material's safety for use in thermal sealing and insulation applications. It is concluded that pulp contents higher than those studied, combined with lower panel densities, may optimize thermal insulation performance. Furthermore, the use of residual wood and renewable raw materials confers a sustainable character to the composite, aligning with Sustainable Development Goals (SDGs) 9, 11, and 12.

Palavras-chave

Painéis de madeira , Celulose , Isolamento Térmico

Idioma

Português

Citação

KATO, Alexandre Lumasini. Compósitos leves aglomerados para isolamento térmico com uso de polpa celulósica e madeira residual. 2026. 42 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Produção) - Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Ciências e Engenharia, Itapeva, 2026.