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CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA E PRODUÇÃO
DE PAINÉIS DE CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea
(PAU-SANTO)
POLLIANA D`ANGELO RIOS
2007
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POLLIANA D`ANGELO RIOS
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA E PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE
CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea (PAU-SANTO)
Dissertação apresentada à Universidade Federal de
Lavras como parte das exigências do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Florestal, área de
concentração em Ciência e Tecnologia da Madeira,
para a obtenção do título de “Mestre”.
Orientador
Prof. Dr. Fábio Akira Mori
LAVRAS
MINAS GERAIS – BRASIL
2007
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Ficha Catalográfica Preparada pela Divisão de Processos Técnicos da
Biblioteca Central da UFLA
Rios, Polliana D’Angelo
Caracterização tecnológica e produção de painéis de cortiça de Kielmeyera
Coriacea (pau-santo) / Polliana D’Angelo Rios. -- Lavras : UFLA, 2007.
85 p. : il.
Orientador: Fábio Akira Mori.
Dissertação (Mestrado) – UFLA.
Bibliografia.
1. Cortiça. 2. Kielmeyera Coriacea. 3. Painéis. 4. Pau-santo. 5. Anatomia. 6.
Química. I. Universidade Federal de Lavras. II. Título.
CDD-674.9
POLLIANA D`ANGELO RIOS
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA E PRODUÇÃO DE
PAINÉIS DE CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea (PAU-SANTO)
Dissertação apresentada à Universidade Federal de
Lavras como parte das exigências do Programa de
Pós-Graduação em Engenharia Florestal, área de
concentração em Ciência e Tecnologia da Madeira,
para a obtenção do título de “Mestre”.
APROVADA em 9 de Março de 2007
Prof. Dr. Lourival Marin Mendes UFLA
Prof. Dr. Roberto Carlos Costa Lelis UFRRJ
Prof. Dr. José Tarcísio Lima UFLA
Prof. Dr. Fábio Akira Mori
DCF / UFLA
(Orientador)
LAVRAS
MINAS GERAIS – BRASIL
Aos meus pais, Ana Maria e Aníbal
Ao meu irmão, Alessandro
Ao meu querido Rodrigo.
DEDICO
AGRADECIMENTOS
A Deus, por estar sempre presente em minha vida.
Aos meus pais, Ana Maria e Aníbal, pelo amor incondicional e constante
apoio.
Ao meu irmão, Alessandro, pelo carinho.
Ao meu querido Rodrigo, pelo grande amor e compreensão ao longo dos
anos.
Ao professor Fábio Akira Mori, pela orientação, apoio e amizade.
Ao professor Lourival Marin Mendes, pela co-orientação e amizade.
Aos professores José Tarcísio Lima e Paulo Fernando Trugilho, pelo
auxílio, confiança e amizade.
Ao professor José Reinaldo, pelos ensinamentos e amizade.
Ao professor Roberto Carlos Costa Lelis, pela participação na banca
examinadora.
Ao professor Armando Silvestre, do Departamento de Química da
Universidade de Aveiro – Portugal, pela fundamental contribuição neste
trabalho.
Á professora Maria Lúcia Bianthi, do Departamento de Química, pela
disponibilidade de auxílio durante o curso.
Ao professor Eduardo Alves, do Departamento de Fitopatologia, pelo
auxílio nas análises de microscopia.
A todos os professores do Departamento de Ciências Florestais, pelo
carinho durante todo o curso.
Aos funcionários do Departamento de Ciências Florestais, D. Regina,
Chica, Terezinha, Rose, Hernani, Gilson e Wellington
Ao amigo Clair, pelo apoio, coleta do material e amizade durante os
anos.
Ao amigo Emílio pela coletada do material.
Á amiga Andreíza, pela amizade e auxílio nas análises químicas.
Aos amigos do Laboratório de Tecnologia da Madeira, Fernanda,
Ançano, Claudinéia, Adriana, Carlos Rogério, Marcelo, Adalberto, Isabel,
Nádia, Thiago, Thiza, Tássia, Sérgio, Edi e Natalie.
A minha querida amiga e “irmã” Regiane, pelo carinho.
Á amiga Flávia pela companhia constante e amizade.
As grandes amigas e companheiras de laboratório, Elisa e Vanessa, pelos
momentos de atenção, auxílio e carinho.
E a todos que contribuíram, direta e indiretamente, para a realização
desse trabalho.
Muito Obrigada.
SUMÁRIO
Página
RESUMO GERAL............................................................................................
i
GENERAL ABSTRACT..................................................................................
iii
CAPÍTULO 1:
CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA E
PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE CORTIÇA DE
Kielmeyera coriacea (PAU-SANTO)
1
1 INTRODUÇÃO GERAL...............................................................................
1
2 REFERÊNCIAL TEÓRICO..........................................................................
3
2.1 Cortiça: definição, história e aplicações.................................................... 3
2.2 Produção de cortiça....................................................................................
4
2.2.1 Mercado da cortiça no mundo..................................................................
5
2.3 Estrutura e gênese da cortiça.......................................................................
7
2.4 Propriedades químicas da casca............................................................. 10
2.5 Propriedades gerais da cortiça.................................................................... 12
2.6 A Kielmeyera coriacea............................................................................... 13
2.7 Painéis de aglomerado................................................................................ 15
2.7.1 Aglomerado puro..................................................................................... 16
2.7.2 Aglomerado composto.............................................................................
18
3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...........................................................
22
CAPÍTULO 2:
CARACTERIZAÇÃO ANATÔMICA, FÍSICA E
QUÍMICA DA CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea
MART. (PAU-SANTO)
25
RESUMO .........................................................................................................
25
ABSTRACT......................................................................................................
26
1 INTRODUÇÃO.............................................................................................
27
2 MATERIAL E MÉTODOS...........................................................................
29
2.1 Coleta do material – extração da cortiça.................................................... 29
2.2 Propriedades avaliadas na cortiça...............................................................
30
2.2.1 Caracterização anatômica........................................................................ 30
2.2.1.1 Microscopia eletrônica de varredura – MEV...................................... 30
2.2.1.2 Mensuração das células e distribuição de poligonalidade.................... 31
2.2. 2 Caracterização físico-química.................................................................
32
2.2.2.1 Determinação da densidade anidra................ ...................................... 32
2.2.2.2 Análise química.................................................................................... 33
2.2.2.2.1 Análise quantitativa da cortiça.......................................................... 33
2.2.2.2.2 Análise qualitativa da suberina......................................................... 36
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO...................................................................
37
3.1 Características anatômicas..........................................................................
37
3.1.1Distribuição de poligonalidades................................................................
37
3.1.2 Dimensões das células...................................................................... 43
3.2 Característica física.....................................................................................
45
3.2.1 Densidade da cortiça................................................................................
45
3.3 Características químicas..............................................................................
46
3.3. 1 Análise quantitativa................................................................................ 46
3.3.2 Análise qualitativa da suberina................................................................
47
4 CONCLUSÕES............................................................................................. 51
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................... 52
CAPÍTULO 3:
UTILIZAÇÃO DA CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea
MART. (PAU-SANTO) PARA A PRODUÇÃO DE
PAINÉIS AGLOMERADOS
54
RESUMO .........................................................................................................
54
ABSTRACT......................................................................................................
55
1 INTRODUÇÃO.............................................................................................
56
2 MATERIAL E MÉTODOS...........................................................................
58
2.1 Coleta do material - extração da cortiça..................................................... 58
2.2 Produção dos painéis de aglomerado à base de cortiça.............................. 59
2.2.1 Aquecimento da cortiça........................................................................... 59
2.2.2 Secagem do material e obtenção das partículas.......................................
59
2.2.3 Produção dos painéis................................................................................
59
2.2.4 Aplicação de resina e da parafina............................................................ 60
2.2.5 Formação do colchão e prensagem..........................................................
61
2.3 Acondicionamento......................................................................................
63
2.4 Obtenção dos corpos-de-prova e avaliação das propriedades mecânicas e
físicas dos painéis.............................................................................................
63
2.5 Análise Estatística.......................................................................................
65
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO...................................................................
66
3.1 Propriedades mecânicas e físicas dos painéis............................................
66
3.1.1 Densidade do painel............................................ ....................................
66
3.1.2 Ligação interna........................................................................................ 67
3.1.3 Dureza Janka............................................................................................
68
3.1.4 Resistência à água fervente (fervura).......................................................
69
3.1.5 Absorção de água.....................................................................................
70
3.1.6 Inchamento em espessura........................................................................ 72
4 CONCLUSÕES............................................................................................. 74
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES............................................. 76
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................... 77
ANEXOS.......................................................................................................... 79
i
RESUMO GERAL
RIOS, P. D. Caracterização tecnológica e produção de painéis de cortiça de
Kielmeyera coriace Mart. (pau-santo). 2007, 85 p. Dissertação (Mestrado em
Engenharia Florestal) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG
1
.
Este trabalho teve como objetivos caracterizar tecnologicamente os aspectos
anatômicos, físicos e químicos da cortiça extraída dos troncos da Kielmeyera
coriacea (pau-santo) e avaliar o potencial de painéis de aglomerado produzidos
com esta cortiça. Para isso, foram coletadas, aleatoriamente, cascas de 16
árvores de Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo), provenientes de povoamentos
nativos localizados na região de Luminárias, MG. A avaliação das características
anatômicas foi realizada por meio da contagem dos vértices e de mensurações
das células de cortiça, utilizando software específico das imagens obtidas em
microscópio eletrônico de varredura. A densidade anidra foi determinada pelo
método de imersão em mercúrio e a composição química da cortiça por meio de
adaptações de métodos de análise química quantitativa para madeira. A análise
qualitativa da suberina foi realizada por cromatografia gasosa acoplada ao
espectro de massa. Para a produção dos painéis, foi utilizado adesivo fenol-
formaldeído e uréia-formaldeído em quantidades de 9% e 18%, com e sem
parafina. O estudo das propriedades mecânicas e físicas dos painéis foi realizado
por meio dos testes de ligação interna, dureza Janka, resistência à água fervente,
absorção e inchamento em espessura, por 2 e 24 horas. O delineamento
experimental utilizado para os painéis foi o inteiramente casualizado, com 3
repetições. Anatomicamente, as células de cortiça da Kielmeyera coriacea, em
relação à distribuição de poligonalidades, apresentaram 4, 5, 6, 7 e 8 vértices,
com predominância do vértice 6. A altura e a espessura das paredes das células
apresentaram valores de 40 a 70 µm e 1,5 a 2,0 µm. A densidade anidra
encontrada foi de 0,23 g/cm
3
, a composição química da cortiça foi de 24,6% de
extrativos totais, 20,6% de suberina, 25,9% de lignina, 28,0% de polissacarídeos
e 0,90% de cinzas (% massa seca). Foram detectados 15 compostos no extrato
despolimeralizado da cortiça, com predominância majoritária dos (di) ácidos
graxos hidroxilados característicos da suberina. Os resultados para ligação
interna indicaram que as partículas da cortiça de Kielmeyera coriacea podem ser
aglutinadas tanto com o adesivo uréia-formaldeído quanto com fenol-
formaldeído, este último indicando painéis mais resistentes. Para a propriedade
de dureza Janka, os painéis à base de adesivo fenol-formaldeído apresentaram-se
também mais resistentes. Para a resistência à água fervente, verificou-se que os
1
Comitê Orientador: Fábio Akira Mori (Orientador) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA, (Co-Orientador).
ii
painéis produzidos à base de uréia-formaldeído sofreram total desagregação das
partículas e aqueles produzidos com maior teor de adesivo fenol-formaldeído
apresentaram-se mais resistentes. Para a absorção de água e o inchamento em
espessura, após 2 e 24 horas, para todos os tratamentos, foram constatados
menores valores nos painéis produzidos com adesivo uréia-formaldeído.
iii
GENERAL ABSTRACT
RIOS, P. D. Technological characterization and production of boards of the
cork from Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo). 2007, 85 p. Dissertation
(Máster in Forestry) – Federal University of Lavras, Lavras, MG
2
.
This objective of this work was to characterize at the anatomical, physical and
chemical level, the cork extracted from the trunks of Kielmeyera coriacea (pau-
santo) and evaluating the potential of particleboards produced from this cork.
Barks of 16 trees of Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo) coming from native
stands situated in the region of Luminárias – Minas Gerais state, Brazil, were
collected randomly. The study of the anatomical characteristics was performed
through the count of the vertices and measurements of the cork cells utilizing
images obtained in scanning electron microscope. The nominal density was
determined by the method of immersion in mercury and the chemical
composition of the cork through adaptations of the general method of the
quantitative chemical analysis for wood. The qualitative determination of
suberin was carried out through gas chromatography-mass spectrometry. For the
production of the boards, adhesive phenol-formaldehyde and urea-formaldehyde
in amounts of 9% and 18% respectivel, were utilized with and without paraffin.
The study of the mechanical and physical properties of the boards was
accomplished through the internal bond tests, Janka hardness, boiling water
resistance, absorption and thickness swelling for 2 and 24 hours. The
experimental design utilized for the board was the completely randomized with
three replicates. Anatomically, the cork cells of Kielmeyera coriacea in relation
to the distribution of polygonalities presented 4; 5; 6; 7 and 8 vertices, with the
predominance of vertex 6. The average height and thickness of the walls cells
presented values of 40 to 70 µm and 1.5 to 2,0 µm, respectively. The nominal
density was of 0.23 g/cm
3
, the chemical composition of the cork was of 24.6%
of total extracts, 20.6% of suberin, 25.9% of lignin, 28.0% of polysaccharides
and 0.90% of ashes (% dry matter). 15 compounds were detected in the
depolymerized extract from cork, with a majority predominance of (di)
hydroxylated fatty acids characteristic of suberin. The results for internal bond
indicated that the particles obtained from the cork of Kielmeyera coriacea can be
agglutinated both with the commercial urea-formaldehyde adhesive and with
phenol-formaldehyde, the latter indicating more resistant boards. For Janka
hardness, the phenol-formaldehyde–based boards proved also to be more
resistant. For the boiling water resistance, it was that the urea-formaldehyde–
2
Guidance Committee: Fábio Akira Mori (Adviser) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA, (Co-Adviser).
iv
produced boards underwent total desegregation of the particles, but those
produced from a higher content of the adhesive phenol-formaldehyde presented
themselves more resistant. Water absorption and thickness swelling after 2 and
24 hours for all the treatments showed lower values in the boards produced with
the adhesive urea-formaldehyde.
1
CAPÍTULO 1
1 INTRODUÇÃO GERAL
A comercialização dos produtos florestais não-madeireiros (PFNMs)
apresenta crescimento acelerado nos mercados nacional e internacional.
Contudo, o domínio da tecnologia e de seus derivados com relação a estes
produtos florestais é relativamente recente no país.
O Brasil possui alta dependência de tais recursos, sendo utilizados como
fonte de alimentos, medicamentos, materiais de construção e habitação, entre
outros. Além disso, são produtos com alta representação no mercado de produtos
florestais e uma atenção especial tem sido atribuída ao fato de que, sob certas
condições básicas, podem ser produzidos em bases sustentadas e utilizados sem
que se processe a destruição dos recursos florestais.
A cortiça é um destes PFNMs, sendo muito utilizada no processamento
industrial, com destaque para a produção de rolhas e produtos de cortiça
aglomerada de diferentes tipos, como os materiais para revestimento de piso e
isolamento.
De acordo com Fortes et al. (2004), a produção mundial da cortiça é de,
aproximadamente, 374 mil toneladas/ano. Esta produção é restrita a poucos
países europeus, como Portugal e Espanha, que detêm 51% e 23%,
respectivamente, do total produzido. A espécie amplamente utilizada é a
Quercus suber (sobreiro).
No entanto, o Brasil apresenta mais de 20 espécies típicas e adaptadas às
condições ecológicas do cerrado que poderiam ser promissoras na produção da
cortiça. Dentre elas, destacam-se a corticeira (Erythrina crista-galli), a
corticeira-do-campo (Pithecolobium incuriale Benth), o barbatimão
(Stryphnodendron barbatimão), o araticum-do-campo (Anona coriacea), o pau-
2
santo (Kielmeyera coriacea), dentre outras (Abramovay, 1999). Porém, estudos
sobre o conhecimento, o aproveitamento, a qualidade e as limitações da cortiça
de tais espécies são escassos, o que faz com que o Brasil seja um país
dependente da importação dessa importante matéria-prima para efeito de
beneficiamento e comercialização. Os estudos existentes são mais direcionados à
ecologia dessas espécies.
O pau-santo (Kielmeyera coriacea) é uma espécie que poderia ser
utilizada como fonte de cortiça e que apresenta importante característica, como o
alto aproveitamento de material corticoso. Ela destaca-se pela abundância e pela
acessibilidade da planta, sendo, o material corticoso leve e facilmente
desprendido do tronco das árvores.
Para o processamento industrial e estudos tecnológicos, essa espécie
pode ser base para a produção de compostos de cortiça, como rolhas utilizadas
no engarrafamento de vinhos, espumantes e, principalmente, na utilização de
aglomerados convencionais para o revestimento de pavimentos e paredes, uma
vez que a cortiça apresenta importantes propriedades isolantes (acústicas e
térmicas).
Torna-se necessário, entretanto, o estudo físico, químico e anatômico da
cortiça e verificar o comportamento mecânico em relação aos principais
produtos que poderiam ser gerados comercialmente.
No intuito de conhecer melhor as espécies florestais brasileiras, focando-
se a espécie Kielmeyera coriacea (pau-santo) na produção de cortiça, este
trabalho teve como objetivo caracterizar tecnologicamente os aspectos
anatômicos, físicos e químicos da cortiça extraída dos troncos e avaliar seu
potencial na produção de painéis de aglomerado.
3
2 REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Cortiça: definição, história e aplicações
A cortiça é conceituada como revestimento externo do tronco e dos
ramos, sendo encontrada em grandes quantidades em algumas espécies
florestais. Botanicamente, é denominado felema ou súber. A cortiça desenvolve-
se na planta como tecido de proteção e de cicatrização. No primeiro caso, o
desenvolvimento ocorre em caules e raízes com crescimento secundário e em
frutos e catafilos ou escamas que protegem gemas do frio; no segundo caso, em
superfícies expostas por necrose, ferimento, ataque de parasita, enxertia ou
abscisão de folhas, galhos ou frutos (Glória & Guerreiro, 2003).
Historicamente, a cortiça foi um dos primeiros materiais que Robert
Hooke (1635-1703) estudou utilizando um microscópio composto por duas
lentes de aumento. Hooke observou o corte transversal de um pedaço de cortiça
em 1664 (Figura 1.1) e, ao descrever a “experiência” em seu livro “A
micrografia” (1655), o cientista empregou, pela primeira vez, o termo “célula”
(do latim cella, espaço vazio) para designar os espaços vazios observados na
constituição do vegetal (História..., 1997).
FIGURA 1.1 Desenho de um corte de cortiça, observado por Hooke no
microscópio (Dias & João, 1978).
4
A utilização da cortiça é milenar e foi explorada na China há 3000 anos
a.C. na Roma e na Grécia antigas e também no Egito (Cortiça...,2003). Desde o
século V a.C., a cortiça tem sido usada como material vedante, como pode ser
comprovado pela descoberta de ânforas (recipientes de cerâmica) desse período,
em Angorá, Atenas (Amorim Corticeira, 2004).
No final do século XVII, o monge francês Beneditino Pierre Pérignon
(inventor do Champagne) abandonou a utilização de tocos de madeira e buchas
de cânhamo para vedar as garrafas de bebidas, adotando a cortiça proveniente da
Espanha. A técnica de Dom Pérignon tornou-se tradição e, apesar de todos os
progressos industriais na produção de embalagens e na técnica de vedação, a
rolha de cortiça é tida, ainda hoje, como a única forma perfeita e aceitável de
vedar a garrafa de um vinho de qualidade (Mito..., 2004).
A partir de 1900, o mercado das cortiças teve enorme expansão
resultante da invenção, nos Estados Unidos, dos aglomerados de cortiça, que
tornaram possível a utilização do material de má qualidade e de desperdícios das
operações na fabricação de rolhas e outros produtos de cortiça natural de boa
qualidade (Fortes, 1989).
2.2 Produção de cortiça
A principal planta fornecedora de cortiça (súber) é o sobreiro (Quercus
suber), árvore extensamente cultivada em Portugal, Espanha, França, Tunísia,
Marrocos e alguns países asiáticos (Rizzini & Mors, 1976). Portugal participa
com 55% da produção mundial, sendo sua cortiça considerada a melhor do
mundo (Baptista et al., 2002).
O sobreiro (Quercus suber) é uma árvore de crescimento lento e de
grande longevidade, podendo atingir 250 a 350 anos, embora se considere que a
idade limite para produção de cortiça seja de 150 a 200 anos. A extração da
cortiça ocorre ao final de 9 anos e pode variar de 30 a 200 kg por árvore,
5
dependendo, principalmente, da superfície que é descortiçada, sendo a
produtividade média de 8 a 11 kg/m
2
de área descortiçada por ciclo de produção,
isto é, de 9 em 9 anos (Fortes et al., 2004).
No Brasil, existem algumas plantas que, mesmo não desenvolvendo
súber, como o sobreiro, tem sua periderme utilizada na indústria. Rizzini e Mors
(1995) citam as principais espécies corticeiras do Brasil: Kielmeyera coriacea
Mart. (pau-santo), Agonandra brasiliensis Miers (pau-marfim), Pisonia
tomentosa Casar (pau-urubu), Enterolobium ellipticum Benth. (favela-branca),
Aspidosperma dasycarpon Mart. (pereira-do-campo), Connarus suberosus
Planch., Fagara cinérea Engl., Aegiphila lhotskyana Cham, Strychnos
pseudoquina St. Hill, Erythrina mulungu Mart., Symplocos lanceolata Mart. A.
DC. Abramoyay (1999) menciona, ainda, cerca de 20 espécies de plantas que
formam cortiça em quantidades economicamente aproveitáveis, entre elas: a
mama-de-porca (Zanthoxylum rhoifolium), o tamboril-do-cerrado
(Enterolobium gummiferum), a fruta-de-papagaio (Aegiphilla sellowiana) etc.
2.2.1 Mercado da cortiça no mundo
As indústrias corticeiras estão concentradas principalmente em Portugal,
nos distritos de Setúbal e Aveiro. Portugal exporta cortiça (Figura 1.2) desde o
século XIV e rolhas desde o século XVII (Fortes, 1989) e o Brasil é um país
altamente dependente da importação da cortiça, principalmente de Portugal.
6
O volume anual de exportações no início do século XIX foi, em média,
de 1.200 toneladas de cortiça. Atualmente, Portugal exporta 7.000 toneladas de
cortiça em prancha, 22.000 toneladas de granulados (destinados aos
aglomerados) e 84.000 tonelas de produtos manufaturados de cortiça, incluindo
os aglomerados (o que corresponde a 80% do total de produtos de cortiça
fabricados em Portugal) (Figura 1.3). O valor global das exportações de cortiça,
em 1997, foi de 47 milhões de euros, ou seja, cerca de 3% a 4% do valor total
das exportações (APCOR, 2004).
FIGURA 1.2 Exportações de cortiça de Portugal por país de destino
(porcentagem/valor em relação ao total) (APCOR, 2004).
7
No Brasil, há empresas que beneficiam a cortiça importada da Espanha e
de Portugal, pagando onerosos valores por tonelada .
2.3 Estrutura e gênese da cortiça
As células da cortiça têm, freqüentemente, formato prismático, embora
sejam irregulares no plano tangencial, podendo ser alongadas no sentido vertical,
no radial ou no tangencial. Quase sempre estão dispostas de modo compacto,
isto é, o tecido não tem espaços intercelulares (Esau, 1997).
O arranjo de suas células caracteriza-se pela suberização de suas paredes
e morte do protoplasma na maturidade, variando suas paredes em espessura, o
espessamento pode ser uniforme em todas as paredes da célula ou adquirir o
formato de “U”, voltado para o lado externo ou interno do órgão (Glória &
Guerreiro, 2003).
FIGURA 1.3 Evolução das exportações portuguesas de cortiça por tipo de
produto (valor) (APCOR, 2004).
8
Em muitas espécies, o felema compõe-se de células suberizadas e não
suberizadas chamadas de células feloídes. Tal como as células suberizadas, as
não suberizadas podem ter paredes delgadas ou espessas, estas últimas podendo
diferenciar-se em esclereídeos (Esau, 1997).
Quando são geradas, as células da cortiça são obviamente vivas, mas
morrem e secam rapidamente. Assim, as células ficam ocas, contendo uma
mistura gasosa de composição próxima ou idêntica à do ar; as paredes celulares
são, nesta fase, razoavelmente permeáveis aos gases (Fortes, 1989).
Glória e Guerreiro (2003) também mencionam que as células do felema
são desprovidas de conteúdo visível, porém, em alguns casos, é possível
observar acúmulo de conteúdo resinoso ou de compostos fenólicos.
Segundo Fortes (1989), as direções relativas principais da madeira e da
cortiça na árvore são perpendiculares entre si e têm designações lógicas: a
direção radial, segundo o raio da árvore; a direção axial, segundo o eixo e a
direção tangencial, tangente à circunferência da árvore (Figura 1.4).
FIGURA 1.4 Esquema das direções relativas da madeira e da cortiça na
árvore.
9
A nomenclatura mais simples para as seções seria dar a cada uma o
nome da direção perpendicular, porém, não é esta a nomenclatura usada, mas
sim a que está consagrada na anatomia das madeiras. A seção transversal é
perpendicular à direção axial e a secção radial é perpendicular à direção
tangencial, sendo, portanto, paralela ao eixo da árvore. Por fim, a secção
tangencial é perpendicular à direção radial (Figura 1.5). Convém ainda designar
por direções não-radiais todas as direções perpendiculares à direção radial, ou
seja, as direções no plano tangencial. As propriedades da cortiça são
praticamente idênticas em todas as direções não-radiais (Fortes, 1989).
Biologicamente, a cortiça é um tecido não-diferenciado, com células de
paredes relativamente finas, que são geradas pelo felogênio (Fortes, 1989). O
felogênio forma colunas de células de cortiça na direção radial da árvore (Pina &
Fortes, 1996).
FIGURA 1.5 Estrutura baseada em células retangulares no seu comprimento,
e hexagonais em seção – estrutura de “favo-de-mel”.
10
As células do felogênio são meristemáticas, mas, da mesma forma que as
do câmbio vascular, são altamente vacuoladas. Entretanto, diferentemente do
câmbio vascular, com suas iniciais fusiformes e radiais, as células do felogênio
são de um só tipo (Cutter, 2002).
Conforme Fortes (1989), o felogênio tem uma espessura unicelular e
gera células de cortiça para o exterior e, em muito menor quantidade, células de
feloderme (semelhantes às da madeira) para o interior. Na árvore, existe um
outro tecido meristemático, o câmbio, que gera, para o interior, células de
madeira (lenho) e, para o exterior, células de floema.
O felogênio se divide periclinalmente para originar fileiras seriadas de
células do felema ou súber. Quando o felogênio é altamente ativo, origina
células do felema grandes, com paredes delgadas, em contraste com as células
achatadas com paredes espessadas formadas por um meristema menos ativo
(Cutter, 2002).
A atividade do felogênio pode variar de acordo com a planta, nos
diferentes órgãos de uma mesma planta e, ainda, em diferentes áreas de um
mesmo órgão, podendo ser ativo somente uma vez. Já em alguns casos, pode ser
reativado, passando por dois ou mais períodos de atividade.
2.4 Propriedades químicas da casca
A composição química da casca é complexa, variando entre as espécies e
também depende dos elementos morfológicos envolvidos. Muitos dos
constituintes presentes na madeira também ocorrem na casca, embora em
proporções diferentes.
Tipicamente, a casca possui alto conteúdo de constituintes solúveis
(extrativos), tais como pectina e componentes fenólicos, bem como as suberinas.
O conteúdo de minerais da casca é também muito maior que aquele da madeira.
De maneira geral, pode-se dizer que a casca apresenta as seguintes diferenças
11
químicas em comparação com a madeira: muito mais extrativos (30%-40% em
algumas espécies), menos lignina (15%-20%), menos celulose (20%-30%) e
menos hemiceluloses (15%-20%), (Sjöström, 1991).
Sjöström (1991) cita também que a casca pode ser dividida
aproximadamente, nas seguintes frações: fibras, células corticosas e substâncias
finas, incluindo células do parênquima. A fração fibra consiste de celulose,
hemiceluloses e lignina, sendo quimicamente similar às fibras da madeira. As
outras duas frações contêm larga quantidade de extrativos. As paredes das
células corticosas são impregnadas com suberina.
A suberina é um biopolímero de estrutura lipídica do tipo poliéster,
encontrando-se associada à lignina. Tal como outros componentes estruturais,
não é possível retirar a suberina apenas por extração com solventes, no entanto,
é necessário efetuar a despolimerização da molécula para obter a solubilização
dos fragmentos (Fortes et al., 2004).
Especificamente, a composição química da cortiça de Quercus suber,
também difere dos outros materiais lignocelulósicos. A diferença mais
importante reside no fato de o componente principal das paredes celulares ser a
suberina, que não existe nas paredes das células da madeira. Este componente
químico, em grande quantidade, confere às células da cortiça propriedades
mecânicas e impermeabilidade. Para Cordeiro et al. (1998), a suberina ainda não
é explorada como fonte de substâncias químicas.
A caracterização química da suberina é feita por meio de métodos
espectrométricos que permitem obter informações sobre as ligações ou unidades
químicas presentes no material.
Para Fortes et al. (2004), o estudo da lignina da cortiça, ao contrário do
que acontece com a madeira, é recente, sendo este composto objeto de
numerosos estudos.
12
Os polissacarídeos são também principais constituintes da parede celular
da casca. As células do floema são essencialmente constituídas de
polissacarídeos. A celulose é dominante (cerca de 30% do peso seco da casca),
mas ocorrem também as hemiceluloses, que são do mesmo tipo da madeira.
Normalmente, ocorre em muitas cascas, especialmente nas de Pinho, uma
arabinana altamente ramificada (polímero de (1-5) alfa-L-arabinofuranos), que
pode ser extraída em éter ou etanol (Sjöström, 1991).
Os extrativos, normalmente encontrados na casca, são representados,
principalmente, por taninos, óleos voláteis, ceras, graxas, proteínas, amido,
ácidos e álcoois de elevado peso molecular. A casca apresenta também elevados
teores de compostos minerais, expressos como cinzas ou constituintes
inorgânicos (Barrichelo & Brito, 1976).
Os extrativos são, portanto, os componentes orgânicos não-estruturais da
parede celular. Na cortiça de Quercus suber, o total desses extrativos apresenta
grande variabilidade, de 8% a 24%, em relação à massa seca, mas, a maioria das
referências indica um teor de extrativos entre 14% a 18% (Fortes et al., 2004).
2.5 Propriedades gerais da cortiça
A cortiça distingue-se dos demais tecidos pela leveza, flutuabilidade e
elasticidade, sendo de grande importância para os vegetais, pelo aspecto protetor
contra fatores ambientais adversos (Macedo, 1991). De acordo com Lima
(1989), a cortiça como fonte de matéria-prima, tem seu uso difundido decorrente
de suas características, como baixa massa específica, compressibilidade, baixa
absorção de água e gases e má condução de calor.
Fortes (1989) considera como valores especiais o conjunto de
propriedades da cortiça. Tais propriedades especiais podem ser citadas, como a
baixa resistência à deformação, grande capacidade de absorção de energia (em
impacto), grande capacidade de dissipação de energia (em vibrações), baixa
13
condutividade térmica, baixa absorção de água e de outros líquidos, além de boa
resistência ao fogo.
Os principais empregos da cortiça, tanto na forma original como
reduzida a pó e agregadas com novas substâncias, são: isolamento térmico
(refrigeradores, aquecedores, estufas, etc.), rolhas, sapatos, salva-vidas, tapetes,
palmilhas, etc. Os desperdícios são aproveitados na indústria de linóleo,
serragem da cortiça e fabricação de aglomerados.
A fabricação de painéis aglomerados tem como principais aplicações:
revestimento de assoalhos, revestimentos de paredes e painéis de afixação
(Fortes, 1989).
2.6 A Kielmeyera coriacea
Dentre as várias espécies que compõem a vegetação nativa brasileira, a
Kielmeyera coriacea, conhecida popularmente como pau-santo (Figura 1.6), da
família Guttiferae, é freqüentemente mencionada, na literatura, como a principal
espécie arbórea produtora de cortiça (Dionello & Basta, 1980).
FIGURA 1.6 Árvore de Kielmeyera coriacea (pau-santo).
14
Rizzini & Mors (1995) relatam que, apesar da importância desta espécie
na produção de súber, a sua exploração ainda é ineficiente, seja pela falta de
conhecimento desta cortiça e das pequenas espessuras (1 a 2 cm) apresentadas
nos troncos dessas árvores. Porém, descrevem, ainda, a grande abundância e
acessibilidade desta planta no cerrado brasileiro.
O gênero Kielmeyera Mart. é endêmico da América do Sul,
compreendendo cerca de 47 espécies, sendo 45 nativas do Brasil (Rizzini &
Hering, 1962). A faixa geográfica de distribuição do gênero abrange as cinco
regiões naturais do Brasil, todavia, as regiões Norte e Sul apresentam
pouquíssimas espécies. Evidências geográficas indicam que o endemismo é
muito alto entre Kielmeyera, estando às espécies de Kielmeyera maciçamente
concentradas no Brasil Central. Somente algumas espécies exibem amplas
distribuições, como a K. coriacea e K. rubriflora (Gramacho, 1997).
O gênero Kielmeyera ocorre nos cerrados, sendo facilmente encontrado
em Minas Gerais. Contudo, em determinadas áreas, quase foram extintas, devido
à exploração não sustentada, com muitas culturas agrícolas nas áreas ocupadas
com a espécie, sem que houvesse cultivo ou estudos sobre sua biologia (Arello,
1991).
A espécie kielmeyera coriacea apresenta altura de 1 a 4 m, com folhas
obovais, coriáceas e espatulares de 20 a 60 cm
2
. As flores são carnosas e
possuem de 6 a 8 cm de diâmetro e passam do branco ao rosa à medida que
senescem. Os frutos também são carnosos, alongados e ásperos, mas, à medida
que amadurecem, tornam-se lenhosos (Almeida, 1946).
A época de floração da espécie ocorre de outubro a dezembro, início da
estação chuvosa, frutificando de novembro a setembro. A manufatura dos frutos
coincide com a estação seca. As sementes não possuem mecanismo de
dormência (Oliveira, 1986).
15
Segundo Ferreira (1996), as flores e os frutos são utilizados por
floricultores para a confecção de arranjos ornamentais denominados
popularmente de “flores do planalto”.
Os representantes da espécie, assim como a grande maioria das espécies
de cerrado, apresentam suas partes subterrâneas muito mais desenvolvidas que a
aérea (Arello, 1991). A casca externa é fortemente suberificada, da qual se extraí
a cortiça (Souza, 1974).
A exploração do pau-santo pode ser feita em ciclos e rotações de cinco a
seis anos, quando se apresenta com 15 a 20 cm de diâmetro, possuindo uma
capacidade de rebrota muito boa (Souza 1974, citado por Lima 1989).
A quantificação de casca gerada pela espécie, de acordo com Ferreira
(1974), pode atingir valores médios de 45,67% a 54,33% de acordo com o
percentual de volume de galhos em relação ao volume total, assim como do
volume do fuste em relação ao volume total respectivamente. O material
corticoso apresenta alto percentual dependente da localização geográfica e classe
diamétrica da árvore, podendo representar até 75% do volume das plantas.
2.7 Painéis de aglomerado
Aglomerado é um painel manufaturado a partir de materiais
lignocelulósicos, essencialmente na forma de partículas que são ligadas por
adesivos sintéticos ou outros por agentes aglutinantes apropriados, sob calor e
pressão, em um processo no qual as ligações entre as partículas são totalmente
realizadas pela adição de um agente aglutinante (Ford-Robertson, 1971).
As chapas de partículas de madeira aglomerada surgiram na Alemanha,
no início da década de 1940, como forma de viabilizar a utilização de resíduos
de madeira, em face da dificuldade de obtenção de madeiras de boa qualidade
para a produção de lâminas para compensados, devido ao isolamento deste país
durante a 2º Guerra Mundial (Iwakiri, 1998).
16
Conforme o mesmo autor, a produção foi paralisada logo a seguir,
devido à redução na disponibilidade de resina, tendo em vista a prioridade de
uso do petróleo para finalidade militar. Após a guerra, em 1946, o processo de
desenvolvimento foi retomado nos Estados Unidos, com o aperfeiçoamento de
equipamentos e dos processos produtivos. A partir da década de 1960, houve
grande expansão, em termos de instalações industriais e avanços tecnológicos,
que culminaram em desenvolvimento de chapas estruturais tipo “waferboard” e
“OSB”, em meados da década de 1970.
Qualquer espécie de madeira ou mesmo outras fontes de fibras, como
bagaço de cana ou casca de arroz e determinadas cascas incluindo a cortiça,
pode ser usada para a fabricação de aglomerados. A qualidade do produto final,
no entanto, limita o campo de escolha e as variáveis de processo.
De acordo com Fortes et al. (2004), os aglomerados à base de cortiça são
compostos que tendem assemelhar-se à cortiça natural, permitindo a obtenção de
produtos com formas geométricas bastante variadas.
Existem dois tipos básicos de aglomerados de cortiça nas indústrias
européias: os aglomerados puros, nos quais só se utiliza a cortiça, e os
aglomerados compostos, que utilizam, além da cortiça, também um material
adesivo. Ambos são constituídos por pedaços de cortiça aglutinados, usando-se,
na sua fabricação, granulados de cortiças e os desperdícios das operações da
fabricação de rolhas (Fortes, 1989).
2.7.1 Aglomerado puro
O aglomerado puro é um tipo de aglomerado em cujo processo de
aglutinação não são utilizados quaisquer aglutinantes exteriores à própria
cortiça. As resinas naturais da cortiça promovem o processo de aglutinação. Este
tipo de aglomerado é utilizado, principalmente, como isolante térmico, acústico
17
ou vibrático, diferindo na granulometria utilizada e na pressão aplicada em cada
um dos casos (INET, 2001).
Este aglomerado é obtido a partir de pedaços de cortiça de dimensões
entre 1 e 5 cm. Os pedaços são comprimidos e colocados em autoclave, onde são
tratados com vapor de água. O grau de compressão pode ser variado, o que
origina diferentes densidades do produto final. As partículas de cortiça ficam
coladas umas às outras, com alguma porosidade entre elas, dependente do grau
de compactação inicial. Quando a temperatura do vapor é elevada (300°C), o
aglomerado fica com uma cor muito escura e é designado de aglomerado negro
(Fortes, 1989).
O processamento industrial dos aglomerados puros, segundo o Guia
Técnico – Indústria da Cortiça (INET, 2001), pode ser dividido em 6 etapas,
descritas a seguir.
1) Cozimento
É realizado em autoclaves ou tanques, que constituem o próprio molde
para os blocos. Os moldes são cheios com o granulado de cortiça seca, a tampa é
fechada e a mistura é prensada. A aglomeração é feita por ação do vapor. Este é
introduzido por orifícios existentes na parte inferior da autoclave e atravessa o
granulado, permitindo, assim, a liberação das resinas naturais da cortiça e,
conseqüentemente, a sua aglutinação. Para os aglomerados de maior densidade
(vibráticos), pode existir, ainda, uma segunda compactação até se obter a massa
volumétrica desejada. O tempo de cozimento depende do teor de umidade do
granulado, da temperatura do vapor e do volume/massa do granulado.
2) Secagem
Procede-se a uma secagem do granulado (por injeção de ar quente), até
se alcançar um teor de umidade ideal para a operação de cozimento (6% a 8%).
18
A temperatura de secagem não pode ser muito elevada, para não haver perda das
resinas naturais da cortiça e para a diminuição do tempo de autoclavagem.
3) Desmoldação
Os blocos são retirados automaticamente das autoclaves, seguindo para o
arrefecimento.
4) Arrefecimento
O arrefecimento dos blocos é feito por ducha com água fervente. Esta
operação é necessária para evitar a autocombustão dos blocos. No entanto, a
superfície mais interior dos blocos ainda pode entrar em combustão.
5)Estabilização
Essa etapa permite um completo arrefecimento dos blocos e a sua
estabilização dimensional. Tem duração variável, em função dos processos e das
produções.
6) Serragem e acabamento
Os blocos são cortados em placas com serra de fita. Para o acabamento,
são cortados as bases e os topos dos blocos, superfície em que o acabamento é
pior, podendo acontecer pontos de carbonização ou acumulação de alcatrões.
2.7.2 Aglomerado composto
Esse tipo de aglomerado utiliza aglutinante sintético, e o produto final
resulta em revestimento para paredes ou pavimentos. As propriedades dos
aglomerados compostos dependem da granulometria das partículas de cortiça, da
classe e do teor de adesivo, e ainda do processo de fabricação (Fortes, 2004).
19
O processamento industrial dos aglomerados compostos, segundo o Guia
Técnico – Indústria da Cortiça (INET, 2001), pode ser dividido em 12 etapas,
descritas a seguir.
1) Dosagem/mistura
A quantidade de aglutinantes, granulado e, em alguns casos, também o
corante, é dosada manualmente ou automaticamente. A mistura é, normalmente,
feita em tambores com pás em movimento, para promover a homogeneização e a
mistura. Na fabricação deste tipo de aglomerado são utilizados, geralmente,
resinas sintéticas do tipo fenólica e uréia-formadeído, poliuretano e
melamínicas, sendo, por vezes, utilizadas resinas de origem vegetal, como o óleo
de caju.
2) Prensagem
A mistura de granulados e aglutinantes é colocada em moldes metálicos
e tapada em seguida sendo a mistura prensada pela tampa por meio de uma
prensa hidráulica. Na obtenção de rolos de aglomerado, em vez de blocos são
utilizados moldes cilíndricos e laminagem contínua. Em alguns casos, a mistura
é colocada num tapete rolante, sendo prensada e polimerizada seqüencialmente,
obtendo-se, assim, um painel de cada vez, em vez de blocos.
3) Polimerização (Cura)
Esta etapa tem como objetivo a polimerização de resinas, promovendo a
adesividade dos grãos de granulado. Esta operação é realizada em estufas, onde
a temperatura utilizada (110º-150ºC) e o período de duração (4 a 22h) são
funções do tipo de aglutinante e granulados utilizados.
20
4) Desmoldagem
Consiste em retirar os blocos de cortiça dos moldes, utilizando, em
alguns casos, desmoldantes (papel com parafina, talco ou outro), para facilitar a
extração do bloco.
5) Arrefecimento
O arrefecimento dos blocos é feito ao ar livre, o que permite a sua
estabilização, exceto no caso dos blocos destinados ao parquet que, por
possuírem maior densidade, seguem diretamente para a operação de laminagem.
6) Laminação
Corte dos blocos em placas ou folhas com a espessura pretendida. No
caso dos cilindros de aglomerado (soft), este é “desenrolado” por laminação
após desmoldagem.
7) Corte primário
Corte da placa de aglomerado ao meio, com o objetivo de reduzir os
tempos de estabilização dimensional e facilitar as operações de corte e
acabamentos posteriores.
8) Estabilização
Disposição das placas em gaiolas metálicas durante 30 dias, de modo a
eliminar as tensões devido às variações de temperatura e umidade.
9) Lixagem
Lixagem superficial das placas para acerto da espessura e grau de
rugosidade. As lixadeiras são, normalmente, de rolos ou de bandas abrasivas.
21
10) Corte
Transformação das placas de aglomerado em ladrilhos quadrados ou
retangulares.
11) Colagem
Utilizado para alguns tipos de decorativos, em que se sobrepõem vários
tipos de folhas de aglomerados ou de aglomerado com outros materiais, como
plástico ou madeira. A colagem das camadas sucessivas é feita por distribuição
de cola numa das faces da lâmina.
12) Prensagem/secagem
É um tipo de acabamento no qual é aplicado verniz nas placas por meio
de rolos ou cortina. A secagem é feita em túneis por raio ultravioleta (UV) e ar
ambiente ou ar quente, em função do tipo de verniz utilizado, acrílico ou
poliuretano, respectivamente. Abrange as seguintes fases: aplicação primária
com rolos, secagem em túnel de UV, passagem por tapete com cortina de verniz
e secagem ao ambiente (36 horas).
22
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SJÖSTROM, E. Wood chemistry: Fundamentals and applications. 2
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25
CAPÍTULO II
CARACTERIZAÇÃO ANATÔMICA, FÍSICA E QUÍMICA DA
CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea MART. (PAU-SANTO)
RESUMO
RIOS, P. D. Caracterização anatômica, física e química da cortiça de
Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo). 2007. Cap. 2, 85 p. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Florestal) – Universidade Federal de Lavras, Lavras,
MG
3
.
Os objetivos deste capítulo foram: i) descrever a morfologia anatômica
microscópica das células, ii) determinar a densidade anidra e analisar
quantitativamente a composição química da cortiça e iii) determinar
qualitativamente a composição química da suberina. Foram coletadas,
aleatoriamente, cascas de 16 árvores de Kielmeyera coriacea Mart. (pau-
santo), na posição do diâmetro à altura do peito (DAP), provenientes de
povoamentos nativos localizados na região de Luminárias, MG. A
caracterização morfológica foi realizada por meio de contagem dos vértices
e de mensurações das células, utilizando software específico das imagens
obtidas em microscópio eletrônico de varredura. A densidade anidra foi
determinada pelo método de imersão em mercúrio e a composição química
da cortiça por adaptações de métodos de análise química quantitativa para
madeira. A determinação qualitativa da suberina foi realizada por
cromatografia gasosa acoplada ao espectro de massa. As células de cortiça
da Kielmeyera coriacea, em relação à distribuição de poligonalidades,
apresentaram vértices de 4, 5, 6, 7 e 8, com predominância do vértice 6. A
altura e a espessura das paredes das células apresentaram valores de 40 a 70
µm e 1,5 a 2,0 µm, respectivamente.A densidade aparente encontrada foi de
0,23 g/cm
3
, a composição química da cortiça foi de 24,6% de extrativos
totais, 20,6% de suberina, 25,9% de lignina, 28,0% de polissacarídeos e
0,90% de cinzas (% massa seca). Foram detectados 15 compostos no extrato
despolimeralizado extraído da cortiça, com predominância majoritária dos
(di)ácidos graxos hidroxilados característicos da suberina.
3
Comitê Orientador: Fábio Akira Mori (Orientador) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA, (Co-Orientador).
26
CHAPTER II
ANATOMICAL, PHYSICAL AND CHEMICAL CHARACTERIZATION
OF THE CORK FROM Kielmeyera coriacea MART. (PAU-SANTO)
ABSTRACT
RIOS, P. D. Anatomical, physical and chemical characterization of the cork
from Kielmeyera coriace Mart. (pau-santo). 2007. Cap. 2, 85 p. Dissertation
(Master in Forestry) – Federal University of Lavras, Lavras, MG
4
.
The objectives of this chapter were: i) to report the anatomical characteristics of
cork through the morphological shapes of cells, ii) to determine the nominal
density and analyze quantitative chemical composition of the cork iii) to
determine qualitative chemical composition of the cork suberin for this barks of
16 trees of Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo) were randomly collected at
the position of the breast height diameter, coming from native populations
situated at the region of Luminárias – Minas Gerais state, Brazil. The study of
the morphological characteristics was conducted through the count of the
vertices and measurements of cells by utilizing images obtained in the scanning
electron microscope. The nominal density was determined by the mercury
immersion method and the chemical composition of cork through adaptations of
the general method of the quantitative chemical from wood. The qualitative
determination of suberin was carried out through gas chromatography-mass
spectrometry. The cork cells of Kielmeyera coriacea in relation to the
distribution of polygonalities presented vertices of 4; 5; 6; 7 and 8, with the
predominance of vertex 6. The average height and thickness of the cell walls
presented values of 40 to 70 µm and 1.5 to 2.0 µm, respectively. The apparent
density was of 0.23 g/cm
3
, the chemical composition of cork was of 24.6 % of
total extractives, 20.6% of suberin, 25.9% of lignin, 28.0% of polysaccharides
and 0.90% of ashes (% dry matter). 15 compounds were detected in the
depolymerized extract from cork with the majority predominance of (di)
hydroxylated fatty acids characteristic of suberin.
4
Guidance Committee: Fábio Akira Mori (Adviser) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA, (Co-Adviser).
27
1 INTRODUÇÃO
O potencial de utilização das cascas de espécies florestais implica no
conhecimento de seus constituintes, envolvendo sua natureza anatômica, física e
química. A obtenção de tais informações torna-se indispensável para a aplicação
tecnológica e utilizações adequadas da espécie.
A casca sempre recebeu menor atenção dos pesquisadores, comparada à
madeira, principalmente no se refere aos estudos de suas características. Essas
características podem ser objeto de investigação, pois, muitos aspectos podem,
ainda, ser conhecidos.
Entre as espécies que apresentam alto potencial de utilização da casca
está a Kielmeyera coriacea (pau-santo), árvore nativa brasileira que se destaca
pela abundância no cerrado. Sua cortiça é leve, facilmente acessível e destacável
da planta, com espessura variando entre 1 a 2 cm (Rizzini & Mors, 1976).
O xilema secundário da Kielmeyera coriacea já foi objeto de estudos
anatômicos. Lima & Marcati (1989) descrevem as características do lenho dessa
espécie, mas, até o momento, estudos sobre a anatomia da casca da Kielmeyera
coriacea são desconhecidos, o que pode ser explicado, talvez, pela falta de
interesse econômico pelo material.
Uma espécie européia muito estudada, no que se refere às células de
cortiça, é a Quercus suber (Sobreiro). Suas células são hexagonais e cheias de
ar, conferindo ao material propriedades tecnológicas relevantes, como
resistência à deformação e ao calor, e impermeabilidade, entre outras.
Assim, o estudo das células da cortiça de Kielmeyera coriaceae pode
esclarecer propriedades fundamentais, para auxiliar no seu emprego em
produção de rolhas comerciais e aglomerados no Brasil, prevendo possíveis
adequações a determinadas utilizações.
28
Quanto às propriedades físico-químicas, sabe-se que a densidade e o
conhecimento da natureza química da cortiça delimitam o comportamento como
matéria-prima para diversos fins.
Na espécie Quercus suber, estudos sobre essas propriedades são
intensivos. Sabe-se que sua cortiça apresenta uma densidade aparente
aproximada de 0,2 g/cm
3
e uma composição química essencialmente
caracterizada pela suberina, lignina, celulose e polissacarídeos (Fortes, 1989).
Tal composição é semelhante à composição química da madeira, com exceção
da suberina, que confere autênticas propriedades ao material, como a
impermeabilização de líquidos e gases.
O estudo dessas características é fundamental para se prever o
comportamento industrial, considerando, contudo, a carência de estudos
relativos dessa ordem. Dessa forma, os objetivos desse trabalho foram:
- descrever as características anatômicas da cortiça de Kielmeyera
coriacea Mart. por meio da sua estrutura microscópica em relação
aos aspectos morfológicos das células;
- determinar a densidade aparente e analisar quantitativamente a
composição química da cortiça;
- determinar qualitativamente a composição química da suberina.
29
2 MATERIAL E MÉTODOS
Para o desenvolvimento do trabalho, utilizaram-se cascas das árvores de
Kielmeyera coriacea (pau-santo), provenientes de povoamentos nativos
localizados próximos a Luminárias, no estado de Minas Gerais. Selecionaram-se
16 árvores, de forma aleatória, no campo, com classe diamétrica variando de 4 a
10 cm e a altura total entre 4 e 5 m.
2.1 Coleta do material - extração da cortiça
A cortiça foi retirada dos troncos das árvores por meio de corte com
facão e seu posterior desprendimento, separando-se assim, a camada de cortiça
do tronco, por rasgamento das células do felogênio, sem comprometer a vida da
árvore, conforme a Figura 2.1.
Após a retirada, o material foi transportado para o Laboratório de
Tecnologia da Madeira do Departamento de Ciências Florestais da Universidade
Federal de Lavras, Lavras, MG.
FIGURA 2.1 Aspecto do descortiçamento da árvore de Kielmeyera coriacea
(pau-santo)
30
2.2 Propriedades avaliadas na cortiça
2.2.1 Caracterização anatômica
2.2.2 Microscopia eletrônica de varredura – MEV
Para a preparação das amostras foram coletadas, aleatoriamente, cascas
das árvores na posição do diâmetro à altura do peito (DAP). As amostras foram
preparadas no Laboratório de Microscopia Eletrônica e Análise Ultra-Estrutural
(LME) – DFP/PRP/ UFLA.
Todas as amostras foram imersas em solução fixativa (Karnovisk`s
modificado), pH 7,2, por um período de 24 horas. Em seguida, foram
transferidas para líquido crio-protetor (glicerol 30%) por 30 minutos e cortadas,
transversalmente e longitudinalmente, em nitrogênio líquido. Este procedimento
de corte em nitrogênio líquido foi realizado para se estudar as características
internas da estrutura da cortiça. A espessura e as dimensões das amostras
cortadas foi em torno de 10 x 10 x 10 mm.
As secções obtidas foram transferidas para uma solução de tetróxido de
ósmio 1% em água, por 1 hora, e, subseqüentemente, desidratadas em uma série
crescente de acetona (30%, 50%, 70%, 90% e 100% por três vezes) e, em
seguida, levadas para o aparelho de ponto crítico, para completar a secagem.
As amostras obtidas foram montadas, em suportes de alumínio stubs,
com a ajuda de uma fita de carbono dupla face colocada sobre uma película de
papel alumínio. Depois de montadas, os stubs foram levados ao Sputtering para
o banho de ouro, favorecendo uma maior resistência das amostras e também um
aumento da condutividade das mesmas.
As amostras foram observadas em microscópio eletrônico de varredura
modelo Leo Evo 40XVP. Geraram-se diversas imagens para as amostras que
foram registradas digitalmente em aumentos variáveis, nas condições de trabalho
de 20 Kv e distância de trabalho de 9 mm.
31
2.2.2.3 Mensuração das células e distribuição de poligonalidade
As mensurações das estruturas foram determinadas pelo software
específico das imagens capturadas no microscópio eletrônico de varredura,
medindo-se a altura das cavidades celulares e a espessura da parede celular.
A distribuição de poligonalidade, isto é, o número de lados (vértices) das
células de uma determinada seção, foi determinada com base nas imagens das
seções tangenciais e não tangencias, obtidas também no microscópio eletrônico
de varredura. As distribuições foram determinadas por meio da fração fi de
células com i lados, que é definida por:
f
i
= N
i
em que Ni representa o número de células com i lados e
Σ
Ni, o número total de
células. Portanto:
Σ
fi = 1
O parâmetro que mede a desordem topológica de uma rede
bidimensional (distribuição de i com relação à média) foi definido por meio da
equação, conforme Fortes et al. (2004):
µ
2
=
Σ
(i – 6)
2
fi
em que:
µ
2 =
desordem topológica
fi = distribuição da poligonalidade
i = número de lados
Σ
Ni
32
2.2.3 Caracterização físico-química
Foram determinadas as seguintes propriedades da cortiça: densidade
anidra e composição química.
2.2.3.1 Determinação da densidade anidra
A densidade anidra da cortiça foi determinada de acordo com o método
de imersão em mercúrio.
Para a determinação do volume das amostras, pedaços de cortiça foram
secos em estufa, a 103º ± 2ºC, pesados e imersos em mercúrio à temperatura de
20ºC, obtendo-se, assim, a massa do mercúrio deslocado. Utilizando-se a massa
específica do mercúrio (1) e a massa da amostra, foram, então, determinados o
volume total (cm
3
) e, posteriormente, suas devidas densidades (g/cm
3
) (2).
(1) Fórmula de determinação da densidade do mercúrio:
PeHg = 13,6052 – (0,00254 * TºC)
em que:
Pe = massa específica ou densidade
TºC = temperatura, em graus Celsius
(2) Fórmula de determinação da densidade anidra:
Do = Mo
em que:
Do
= densidade anidra (g/cm
3
)
Mo = massa seca (g)
Vo = volume seco
Vo
33
2.2.3.1 Análise química
2.2.3.1.1 Análise quantitativa da cortiça
Na análise química da cortiça recorreu-se a adaptações de métodos de
análise química quantitativa, normalmente utilizada para a madeira,
quantificando, assim, a totalidade do material, ou seja, o conjunto dos
componentes estruturais e não-estruturais agrupados por diversos tipos de
componentes.
Para a análise química, foi determinada a porcentagem de massa seca
dos extrativos, da suberina, de lignina, dos polissacarídeos e dos compostos
inorgânicos.
O esquema de análise química proposto para a cortiça (Fortes et al.,
2004) foi realizado de acordo com os passos descritos na Figura 2.2.
34
1º Passo: A cortiça foi triturada em moinho martelo e classificada por
um sistema de peneiras metálicas com malhas conhecidas (40-60 mesh). Esse
FIGURA 2.2 Esquema de análise química para cortiça (adaptado de Fortes et
al., 2004).
CORTIÇA
Extração com
Solventes
Incineração
Dessuberização por
Hidrólise
Fração
40-60 mesh
Trituração e
Classificação
Cinzas
Extrativos
CH
2
Cl
2
EtOH
H
2
0
Cortiça Livre de
Extrativos
“Cortiça”
sem
suberina
Hidrólise ácida
Ácidos Graxos
Álcoois
Lignina Klason
Lignina Solúvel
em ácido
Extrativos
Lignina
Suberina
Lignina Klason
35
material foi acondicionado em ambiente climatizado a 20ºC (± 3ºC) de
temperatura e a 60% (± 5ºC) de umidade relativa.
A determinação da quantidade de extrativos totais foi realizada pesando-
se 10 g absolutamente secos de material, em papel de filtro previamente seco e
tarado em balança analítica com precisão de 0,0001g.
A extração dos componentes solúveis foi realizada em extrator tipo
soxhlet, utilizando-se uma seqüência com três solventes de polaridade crescente
(diclorometano, etanol e água), cada solvente com o tempo de 8 horas, o que
permitiu a quantificação do material solubilizado.
Em seguida, foi calculada a porcentagem de extrativos totais da massa
final após extrações com esses diferentes solventes, em relação à massa inicial.
2º Passo: Remoção da suberina por hidrólise alcalina, utilizando-se 150
ml de KOH (1 M) em etanol:água (9:1). A solução, juntamente com a amostra,
foi levada ao banho de aquecimento, a 70ºC, por 1 hora e 30 minutos. Após esse
período, a fração da suberina foi isolada em funil de separação, adicionando-se
300 ml de água. A solução foi acidificada por adição de HCl 1 M até pH 5-6.
Em seguida, por adição de três porções de100 ml de diclorometano, foi separada
a fração orgânica (suberina) para a quantificação gravimétrica.
3º Passo: Hidrólise dos polissacarídeos no material dessuberizado pela
ação do ácido sulfúrico, de acordo com o procedimento descrito por Gomide &
Demuner (1986).
Paralelamente, foi feita a determinação dos componentes inorgânicos
(cinzas) por incineração da amostra, de acordo com a norma da Associação
Brasileira Técnica de Celulose e Papel (ABTCP, 1974).
36
2.3.1.2 Análise qualitativa da suberina
A análise qualitativa da suberina foi realizada por cromatografia gasosa
acoplada à espectrometria de massa (CG/MS) da suberina, no Departamento de
Química da Universidade de Aveiro, Portugal. Para o processo de derivatização,
a mistura resultante da hidrólise alcalina foi dissolvida em 250 µl de piridina,
seguida da adição de 250 µl de bis (trimetilsilil) trifluoracetamida (BSTFA) e de
50µl de trimetilclorosilano (TMSCl). A mistura reacional foi aquecida a 70
o
C,
durante 45 minutos, permitindo a conversão dos componentes da mistura em
derivados trimetilsililados.
Para a análise por CG-MS, a separação e a identificação dos diferentes
compostos foram efetuadas recorrendo-se a um CG/MS Trace CG
2000/Finnigan Trace MS (ionização por impacto eletrônico-70 eV, analisador
quadrupolar), utilizando-se uma coluna Rtx-1MS (30m × 0,32mm i.d× 0,25 µm
de espessura de filme) e o hélio como gás de arraste. A programação de
temperaturas foi a seguinte: temperatura inicial de 80
o
C (5 min), 4
o
C/min, até
285
o
C (10 min), 5
o
C/min, até a temperatura final de 300
o
C (5 min). A
temperatura do injetor foi de 270
o
C e a da interface 300
o
C. As amostras (1µL)
foram injetadas, com 3 repetições, em modo split (1:100).
37
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
3.1 Características anatômicas
As propriedades dos materiais estão intimamente relacionadas com a sua
estrutura. O estudo das variações anatômicas dos elementos, seja do lenho, seja
da casca das árvores, tem efeito importante sobre a qualidade do produto final. A
seguir, estão representadas a distribuição de poligonalidades e as dimensões das
células da cortiça de Kielmeyera coriacea.
3.1.1 Distribuição de poligonalidades
As observações das seções principais da cortiça, obtidas a partir das
imagens do microscópio eletrônico de varredura, são mostradas a seguir.
Na Figura 2.3, observa-se uma fotomicrografia da seção tangencial de
uma amostra de cortiça de Kielmeyera coriacea, e na Figura 2.4, esquematiza-
se, nessa mesma seção, a indicação do número de lados de cada célula.
FIGURA 2.3 Seção tangencial da cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-
santo).
38
FIGURA 2.4 Seção tangencial da cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-santo)
com a indicação do número de vértices de cada célula.
Na Tabela 2.1 mostra-se a distribuição de poligonalidades obtidas na
seção tangencial da cortiça Kielmeyera coriacea (Figura 2.4), em comparação
com a cortiça de Quercus suber
TABELA 2.1 Distribuição média de poligonalidades na seção tangencial da
cortiça de Kielmeyera coriacea e Quercus suber.
Nº de células fi (Kielmeyera coriacea) fi (Quercus suber)*
f
4
0,06 0,07
f
5
0,23 0,25
f
6
0,40 0,38
f
7
0,17 0,24
f
8
0,13 0,06
f
9
0,00 0,01
Total 1 1
fi : distribuição da poligonalidades (células com i lados); Ni: Número de células
com i lados; * Fortes et al. (2004).
7
7
7
7
7
7
7
7
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
5
5
5
5
5
5
8
8
8
8
8
8
6
6
5
4
4
4
39
Verifica-se, pela Figura 2.4, que o número de lados de cada célula é
variável e observações realizadas utilizando a amostra de cortiça mostram que,
nesta seção, o número de lados das células variou de 4 a 8. As células mais
abundantes são as que têm 5, 6 e 7 lados, representando cerca de 80% do
número total de células (o número médio de lados i das células é 6).
Esses valores são similares aos encontrados para a espécie Quercus
suber, pois Fortes et al. (2004) citam a distribuição de poligonalidades para a
cortiça com o número de lados das células variando entre 4 e 9 e as células mais
abundantes são as que também apresentam 5, 6 e 7 lados.
Para Kielmeyera coriacea, a distribuição de i em relação à média para a
seção tangencial foi de µ
2
= 0,787234. O valor relativamente baixo de µ
2
reflete a
baixa dispersão dos valores de i, entre 4 e 8, com preponderância dos valores i =
5, 6 e 7.
Diante desses valores, na seção tangencial, pode-se dizer que as paredes
das células da cortiça encontram-se dispostas de forma aleatória, o que indica a
não existência de qualquer orientação preferencial das paredes laterais das
células. Esse fato também é observado e explicado por Fortes et al. (2004), em
que as células de uma mesma “coluna” da espécie Quercus suber são geradas
uma após a outra, pela mesma célula do felogênio. Cada célula do felogênio gera
outras de forma independente das células do felogênio adjacente, e isso faz com
que elas não tenham as bases alinhadas.
Assim, de forma geral, as células de cortiça da seção tangencial da
Kielmeyera coriacea podem ser descritas, em sua maioria, como prismas
hexagonais, o que, na prática, pode conferir algumas propriedades relevantes e
desejáveis: elasticidade, acústica, etc., como as da cortiça de Quercus suber.
Na Figura 2.5, observa-se uma fotomicrografia da seção transversal da
cortiça de Kielmeyera coriacea e, na Figura 2.6, uma microfotografia do aspecto
da seção radial da mesma cortiça.
40
FIGURA 2.5 Seção transversal da cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-
santo).
FIGURA 2.6 Seção radial da cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-santo).
Comparando-se as duas figuras, verifica-se que o aspecto das seções
transversal e radial é bastante semelhante. O mesmo ocorre considerando
41
qualquer outra seção que possua a direção radial. Por esta razão, utiliza-se o
termo seção não-tangencial para designar qualquer uma dessas seções (Fortes et
al., 2004).
Na Figura 2.7, pode-se observar que, na seção não-tangencial, o número
de lados de cada célula também é variável. Para a amostra de cortiça analisada
nesta seção, o número de lados das células variou de 4 a 7.
FIGURA 2.7 Seção não-tangencial da cortiça com indicação do número de
lados (vértices) de cada célula de Kielmeyera coriacea.
Os dados da Tabela 2.2 mostram a distribuição de poligonalidades
características das seções não-tangenciais da cortiça de Kielmeyera coriacea e
Quercus suber Comparando-se os resultados para a seção tangencial (Tabela
2.1) e a não tangencial verifica-se que, apesar de serem muito diferentes do
ponto de vista topológico, os dois tipos de seções principais da cortiça
apresentam-se distribuição de poligonalidades próximas.
6
5
6
6
6
6
6
6
6
5
5
5
5
6
6
7
6
5
6
5
4
7
6
42
TABELA 2.2 Distribuição média de poligonalidades na seção não-
tangencial da cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-santo) e
Quercus suber.
Nº céls fi (Kielmeyera coriacea) fi (Quercus suber)*
f
4
0,04 0,02
f
5
0,29 0,22
f
6
0,54 0,53
f
7
0,13 0,18
f
8
0 0,04
f
9
0 0,01
TOTAL 1 1
fi = distribuição da poligonalidades (células com i lados); Ni = Número de
células com i lados; * Fortes et al. (2004).
Para a Kielmeyera coriacea, a distribuição de i em relação à média, para
a seção não-tangencial, foi de µ
2
= 0,583333. O valor relativamente baixo de µ
2
reflete a baixa dispersão dos valores de i, entre 4 e 7, com preponderância dos
valores i = 5 e 6.
Esses valores são similares aos encontrados para a espécie Quercus
suber. De acordo com Fortes et al. (2004), a distribuição de poligonalidades para
a cortiça com o número de lados das células variou entre 4 e 9 e as células mais
abundantes são as que também apresentam 5 e 6 lados.
Assim, como foi discutido para a seção tangencial, observando-se a
distribuição de poligonalidades, as células da cortiça também se encontram de
forma aleatória, portanto, são geradas pelas células do felogênio de forma
independente.
Ressalta-se, diante das Figuras 2.5 e 2.6, que as células de cortiça, na
seção não-tangencial de Kielmeyera coriacea, podem ser comparadas, na
43
maioria, a retângulos. Na realidade, elas não apresentam paredes planas, sendo
as paredes laterais das células onduladas.
As ondulações das paredes laterais das células podem surgir das tensões
de compressão que ocorrem durante a própria gênese da cortiça, onde uma
célula recém-formada “empurra” as células de cortiça já existentes, que se
encontram na parte mais externa do tronco.
Essas ondulações desempenham, para a cortiça da Kielmeyera coriacea,
um importante papel no comportamento mecânico porque, segundo Fortes et al.
(2004), quanto mais acentuadas as ondulações, menos resistente a cortiça em
questão. O contrário ocorre para menores ondulações.
3.1.2 Dimensões das células
As dimensões da altura e da espessura (parede celular), características
das células da cortiça de Kielmeyera coriacea comparadas com Quercus suber,
são mostradas na Tabela 2.3.
Os valores encontrados da cortiça em estudo apresentam semelhanças
em relação aos encontrados para as células de primavera da cortiça de Quercus
suber. De acordo com Fortes et al. (2004), a altura e a espessura das paredes das
células de cortiça são classificadas de acordo com dois tipos, as células de
primavera e as de outono. Para esses autores, as células de início de estação
(células de primavera) são mais alongadas e compreendem altura aproximada de
30 a 40 µm, a espessura da parece celular situa-se entre 1 a 1,5 µm. Já as células
de fim de estação (células de outono) são mais estreitas, tem altura aproximada
de 10 a 15 µm, e a espessura da parece celular situa-se entre 2 a 3 µm.
44
TABELA 2.3 Dimensões das células da cortiça de Kielmeyera coriacea e da
cortiça macia cozida de Quercus suber.
Espécie
Altura média
(µ
µµ
µm)
Espessura média
(µ
µµ
µm)
Kielmeyera coriacea 40 – 70 (20,85)** 1,5 – 2,0 (0,41)**
Quercus suber *
(células de primavera)
30 - 40 1 – 1,5
* Fortes et al. (2004); ** desvio padrão
Fortes (1989) também cita que a altura média das células é bastante
variável, indicando valores, para células de verão/outono, de 15 a 20 µm e, para
células de primavera, de 30 a 40 µm..
De acordo com os resultados analisados, as maiores alturas e
semelhantes espessuras das células de cortiça da Kielmeyera coriacea,
comparadas com as células de cortiça macia (cortiça obtida após 18 anos da
primeira extração) de Quercus suber, podem ser explicadas, talvez, pelas
menores tensões de compressão que surgem durante a formação de cortiça da
Kielmeyera coriacea, considerando as menores espessuras destas, comparadas
com a cortiça de Quercus suber.
Mesmo com o processamento industrial da cortiça “macia” da Quercus
suber, com a finalidade de provocar um baixo valor de amplitude das
ondulações nas paredes celulares, as células da Kielmeyera coriacea apresentam
maiores alturas. Diante do analisado e do ponto de vista tecnológico, a cortiça da
Kielmeyera coriacae pode apresentar boa qualidade, já que não apresenta fortes
ondulações, sendo assim, provavelmente, mais resistentes à ação mecânica.
45
3.2 Característica física
3.2.1 Densidade da cortiça
A densidade anidra a 0% de umidade foi de 0,23 g/cm
3
, desvio padrão
de 0,04, com mínimo de 0,16 g/cm
3
e máximo de 0,30 g/cm
3
. Esses valores para
densidade podem ser explicados pelo aspecto característico da própria estrutura
da cortiça que, em geral, apresenta uma baixa massa específica, comparada com
as madeiras, que é resultante de o volume das paredes das suas células estar
normalmente, compreendido entre 10% e 15% do seu volume total (Fonseca et
al., 1994).
Fortes (1989) também menciona que as cortiças têm densidades muito
variáveis, entre 0,12 e 0,30 g/cm
3
. Ainda, para o mesmo autor, esta variação de
densidade está relacionada com três fatores principais que as provocam: a
ondulação das suas paredes, a dimensão das células e, em menor proporção, a
porosidade (canais lenticulares) da cortiça.
A densidade de 0,23 g/cm
3
, encontrada para a Kielmeyera coriacea,
também pode ser explicada por esses fatores mencionados. Verificou-se que,
como a amostra foi obtida da primeira extração da cortiça da árvore, pode-se
considerá-la, ainda, como “cortiça virgem”. Com isso, as maiores tensões de
compressão que são geradas durante a gênese da cortiça nos primeiros anos de
vida da árvore contribuem para que as paredes apresentem-se mais onduladas,
ocasionando aumento da densidade. Para Fortes et al. (2004), esse tipo de
cortiça na espécie Quercus suber apresenta, normalmente, densidades de 15% a
20% superiores à da cortiça macia, que é produzida pela mesma árvore em anos
subseqüentes.
Para as dimensões celulares, como pôde ser observado no tópico 3.1.2, a
cortiça da Kielmeyera coriacea apresenta, de maneira geral, células altas e
paredes mais finas. Conseqüentemente, apresenta menor densidade. Porém,
esses fatores, ondulações e dimensões das células não atuam independentemente
46
em relação à densidade, uma vez que as maiores ondulações ocorrem nas
paredes mais finas e mais altas das células.
3.3 Características químicas
3.3.1 Análise quantitativa
A análise quantitativa gravimétrica da composição química média obtida
da cortiça de Kielmeyera coriacea encontra-se na Tabela 2.4.
TABELA 2.4 Composição química média da cortiça da Kielmeyera coriacea.
Componente
% Massa seca
Desvio padrão
Extrativos totais
24,6 0,61
Suberina
20,6 5,1
Lignina
25,9 3,0
Polissacarídeos
28,0 2,6
Cinzas
0,90 0,3
Os valores médios encontrados para os extrativos totais, suberina,
lignina, polissacarídeos e cinzas foram, respectivamente, de 24,6%, 20,6%,
25,9%, 28,0% e 0,90%. Klauber (1920), citado por Fortes et al. (2004),
apresenta a seguinte composição química para a cortiça (Quercus suber): 58%
de suberina, 12% de lignina, 22% de celulose, 2% de cerina, outros componentes
1% (% em massa seca). Porém, os resultados publicados posteriormente
mostraram alguma variabilidade e Fortes et al. (2004) citam valores médios da
composição química da cortiça para os extrativos totais, suberina, lignina,
47
polissacarídeos e cinzas, de 16,9%, 35,2%, 22,4% ,21,3% e 0,9%,
respectivamente.
Ainda, Graça & Pereira (2000), estudando a metanólise de suberina
(extração da suberina em metanol) em cascas, encontraram valores de extrações
correspondentes para a Quercus suber de 15% de extrativos totais e 60% de
suberina (metólise realizada na casca livre de extrativos).
Essas variações sensíveis de composição química podem ser justificadas
pelos diferentes métodos de análise resultantes e da própria diversidade do
material, mesmo quando provenientes de uma dada árvore. Fortes (1989)
menciona que existem variações entre 28% e 49%, por exemplo, no teor de
suberina em cortiças de diferentes árvores.
Em comparação com as células da madeira, cuja composição química
tem sido amplamente estudada, pode-se dizer que o papel determinante
desempenhado pela celulose, na definição das propriedades da parede celular da
madeira, onde representam mais de 50% do total, é substituído, na cortiça, pelo
da suberina, conferindo propriedade para o material como elasticidade,
impermeabilidade, etc.
3.3.2 Análise qualitativa da suberina
Na Figura 2.8 apresenta-se o cromatograma do extrato da hidrólise
alcalina da cortiça (livre de extrativos) de Kielmeyera coriacea. Os compostos
monoméricos despolimerizados que foram possíveis de identificação são
mostrados na Tabela 2.5, em que os números se referem aos picos da Figura 2.8.
48
FIGURA 2.8 Cromatograma (CG-MS) do extrato da hidrólise alcalina da
cortiça (livre de extrativos).
Observando-se o cromatograma, nota-se que foram detectados 15
compostos no espectro de massa (CG-MS) do extrato despolimeralizado
extraído da cortiça de Kielmeyera coriacea. Desses compostos, 12 foram
identificados, representando de 80% a 90% do conteúdo total da amostra. Os
monômeros encontrados podem agrupar-se nas seguintes classes: ácidos graxos,
álcoois graxos e, também, compostos fenólicos, como o ácido ferúlico.
30 35 40 45 50 55 60
Time (min)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Relative Abundance
41.72
47.59
44.92
48.79
38.71
51.55
54.44
52.80
35.51
54.88
57.71
31.24
59.73
34.83
38.23
NL:
3.08E7
TIC MS
suberina_p
au_santo_
2
Tempo (minutos)
1 2
3
4
5
7
6
8
9
10
11
12
13
14
15
Abundância RelativaAbundância Relativa
49
TABELA 2.5 Componentes principais do extrato da hidrólise alcalina da
cortiça de Kielmeyera coriacea.
Pico da figura
2.7/ TR (min)
Compostos identificados
1(31,24) Ácido hexadecanóico
2(31,99) Ácido ferúlico
3(35,50) Ácido octadecanóico
4(38,71) Padrão Interno (tetracosano)
5(40,65) Ftalato de di-octilo (contaminante de solventes ou plásticos)
6(41,72) Ácido 1-hidroxioctadecenóico
7(43,06) Ácido octadecendióico
8(44,47) Não identificado
9(44,92) Não identificado
10(46,24) Não identificado
11(47,59) Ácido 9,10,18-tihidroxioctadecanóico
12(48,79) Ácido 9,10-dihidroxioctanodióico
13(51,55) Álcool alifático de cadeia longa *
14(52,80) Ácido octacosanóico
15(54,44) Álcool alifático de cadeia longa *
* massa molecular não confirmada.
O extrato da hidrólise alcalina da cortiça (livre de extrativos) da
Kielmeyera coriacea apresenta predominância majoritária dos (di) ácidos graxos
hidroxilados, característicos da estrutura química da suberina encontrada em
algumas espécies vegetais, como a Quercus suber (Cordeiro et al., 1998; Graça
& Pereira, 2000; Holloway, 1983; Lopes et al., 2000; Pereira, 1988),
Pseudotsuga menziensi (Graça & Pereira, 2000), Quercus ilex (Holloway, 1983)
e Bétula pendula (Ekman et al., 1985), entre outras e, inclusive, em peridermes
de batata (Solanum tuberosum) (Graça & Pereira, 2002).
Ainda, os ácidos graxos incluem na análise uma série de famílias com
diferentes grupos funcionais, que se dividem em três classes: monoácidos (ácido
hexadecanóico, ácido octadecanóico, ácido octacosanóico), em diácidos (ácido
50
octadecendióico, ácido 9,10-dihidroxioctanodióico) e em hidroácidos (ácido 1-
hidroxioctadecenóico ácido e 9,10,18-tihidroxioctadecanóico).
Na fração neutra dos produtos solubilizados na despolimerização foram
também identificados álcoois de cadeia longa correspondendo a monômeros
minoritários.
O ácido ferúlico (ácido 4-hidroxi-2-metoxi-benzóico) também foi
identificado na análise. Esse composto fenólico encontrado pode facilitar o
aglutinamento, funcionando com um “adesivo natural”, de produtos originados
com a cortiça da espécie, como os aglomerados compostos ou puros, e, ainda, as
rolhas aglutinadas.
51
4 CONCLUSÕES
Com base na interpretação dos resultados das características e
propriedades da cortiça, conclui-se que:
as células de cortiça da Kielmeyera coriacea, em relação aos vértices,
apresentaram formato de prismas do tipo hexagonais, em sua maioria;
a altura e a espessura das paredes das células de cortiça da Kielmeyera
coriacea apresentaram valores similares, comparados com a Quercus
suber (sobreiro);
a densidade anidra encontrada foi de 0,23 g/cm
3
e a composição
química da cortiça foi de 24,6% de extrativos totais, 20,6% de suberina,
25,9% de lignina, 28,0% de polissacarídeos e 0,90% de cinzas (% massa
seca);
foram detectados 15 compostos no extrato despolimeralizado extraído
da cortiça, com predominância dos (di) ácidos graxos hidroxilados
característicos da suberina. Detectou-se o ácido ferúlico, composto que
pode funcionar com adesivo natural;
de acordo com a caracterização anatômica, física e química, a cortiça
extraída desta espécie de cerrado é bastante semelhante à cortiça da
espécie européia Quercus suber (sobreiro).
52
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA TÉCNICA DE CELULOSE E PAPEL –
ABTCP. Normas técnicas ACBCP. São Paulo: ABTCP, 1974.
CORDEIRO, N.; BELGACEM, M. N.; SILVESTRE, A.J.D.; PASCOAL, N.C.;
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chemical characterization of its composition. Internacional Journal of
Biological Macromolecules. Amsterdan, v. 22, n. 9, set. p. 71 - 80, 1998.
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HOLLOWAY, P. J. Some variations in the composition of the suberin from the
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53
KLAUBER, A. Die Monographie des Korkes. Berlin, 1920.
LIMA, J. T.; MARCATI, C.R. Anatomia da madeira de Kielmeyera coriacea
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LOPES, M. H.; GIL, A.M.; SILVESTRE, A.J. PASCOAL, N.C. Composition of
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RIZZINI, C. T.; MORS, W.B. Botânica econômica brasileira. São Paulo, EPU,
1976. 207 p.
54
CAPÍTULO III
UTILIZAÇÃO DA CORTIÇA DE Kielmeyera coriacea MART. (PAU-
SANTO) PARA A PRODUÇÃO DE PAINÉIS AGLOMERADOS
RESUMO
Rios, Polliana D´Angelo Utilização da cortiça de Kielmeyera coriacea Mart.
(pau-santo) para a produção de painéis aglomerados. 2007. Cap. 3, 85 p.
Dissertação (Mestrado em Engenharia Florestal) – Universidade Federal de
Lavras, Lavras, MG.
5
O objetivo deste capítulo foi avaliar o potencial da produção de aglomerado da
cortiça de Kielmeyera coriacea (pau-santo), por meio da determinação de suas
propriedades mecânicas e físicas. Foram coletadas, aleatoriamente, cascas de 16
árvores de Kielmeyera coriacea Mart. (Pau-santo), provenientes de povoamentos
nativos localizados na região de Luminárias, MG. Para a produção dos painéis,
foram utilizados adesivo fenol-formaldeído e uréia formaldeído em, quantidades
de 9% e 18%, com e sem parafina. O estudo das propriedades físicas e
mecânicas dos painéis foi realizado pelos testes de ligação interna, dureza Janka,
resistência à água fervente, absorção em água por 2 e 24 horas e inchamento em
espessura, por 2 e 24 horas. O delineamento experimental utilizado para a
avaliação dos painéis foi o inteiramente casualizado, com 3 repetições. Para as
características de ligação interna, os resultados indicaram que as partículas
obtidas de cortiça de Kielmeyera coriacea podem ser aglutinadas tanto com o
adesivo comercial uréia-formaldeído quanto com fenol-formaldeído, este último
resultando em painéis mais resistentes. Para a propriedade de dureza Janka, os
painéis à base de adesivo fenol-formaldeído apresentaram-se também mais
resistentes Para a resistência à água fervente, verificou-se que os painéis
produzidos à base de uréia-formaldeído sofreram total desagregação das
partículas. Aqueles produzidos com um maior teor de adesivo fenol-formaldeído
apresentaram-se mais resistentes. A absorção de água e o inchamento em
espessura, após 2 e 24 horas, para todos os tratamentos observados,
apresentaram menores valores nos painéis produzidos com adesivo uréia-
formaldeído.
5
Comitê Orientador: Fábio Akira Mori (Orientador) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA (Co-Orientador).
55
CAPÍTULO III
UTILIZATION OF THE CORK FROM Kielmeyera coriacea MART.
(PAU-SANTO) FOR THE PARTICLEBOARD PRODUCTION.
RESUMO
Rios, Polliana D´Angelo Utilization of the cork from Kielmeyera coriacea
Mart. (pau-santo) for particleboard production. 2007. Chap. 3, 85 p.
Dissertation (Master in Forestry) – Federal University of Lavras, Lavras, MG
6
.
The objective of this work was to evaluate the potential of producing the
particleboard of the cork from Kielmeyera coriacea (pau-santo), through the
determination of its mechanical and physical properties. Barks of 16 trees of
Kielmeyera coriacea Mart. (pau-santo) were randomly collected at the position
of the breast height diameter, coming from native populations situated at the
region of Luminárias – MG. For the production of the boards, adhesive phenol-
formaldehyde and urea-formaldehyde in amounts of 9% and 18% with and
without paraffin were utilized. The study of the mechanical and physical
properties of the boards was carried out through the internal bond tests, Janka
hardness, boiling water resistance, absorption in water for 2 and 14 hours and
thickness swelling for 2 and 24 hours. The experimental design utilized for
evaluation of the boards was the completely randomized with three replicates.
For the characteristics of internal bond, the results indicated that the particles
obtained from cork of Kielmeyera coriacea can be agglutinated both with the
commercial urea-formaldehyde adhesive and with phenol-formaldehyde, the
latter indicating more resistant boards. For Janka hardness, the phenol-
formaldehyde adhesive-based boards presented themselves also to be more
resistant. For the boiling water resistance, it was found that the boards produced
on the basis of urea-formaldehyde underwent total desegregation of the particles,
but those produced with a higher content of phenol-formaldehyde adhesive
showed themselves more resistant. Water absorption and thickness swelling after
2 and 24 hours for all the treatments presented lower values in the boards
produced with urea-formaldehyde adhesive.
6
Comitê Orientador: Fábio Akira Mori (Orientador) – UFLA, Lourival Marin Mendes –
UFLA (Co-Orientador).
56
1 INTRODUÇÃO
A cortiça é um produto natural, denominado botanicamente de felema,
possuidor de ótimas características intrínsecas à sua estrutura celular. Essas
características são destacadas pela leveza, elasticidade, compressibilidade,
eficiência isoladora, térmica e acústica, além do material não possuir cheiros e
ser retardante da combustão (INET, 2001). Contudo, além das suas
características, a cortiça sob forma de aglomerado mantém todas as suas
propriedades relevantes (Salvador, 2001).
Assim, o aglomerado à base de cortiça torna-se um material de múltiplas
aplicações industriais, dentre as quais se destacam a utilização em mobiliários e
na construção civil, além de divisórias acústicas e térmicas.
Existem dois tipos básicos de aglomerados à base de cortiça: os
aglomerados puros, que são constituídos somente por cortiça e os aglomerados
compostos, que incorporam, além da cortiça, um material adesivo. Ambos são
constituídos por pedaços de cortiça aglutinados, em cuja fabricação são
utilizados granulados de cortiças e desperdícios da fabricação de rolhas e de
outros produtos (Fortes, 1989).
As propriedades dos aglomerados compostos dependem da qualidade e
da granulometria das partículas de cortiça utilizadas, do tipo e do teor de adesivo
e, ainda, do processo das condições de fabricação (Fortes et al., 2004).
No Brasil, desconhece-se a fabricação desses tipos de aglomerados que
utilizem espécies brasileiras promissoras de cortiça, ao contrário do que se
conhece na Europa, onde a fabricação desses produtos à base de cortiça de
espécie nativa (Quercus suber- sobreiro) é intensa.
As cascas das árvores da Kielmeyera coriacea, espécie de ampla
ocorrência no cerrado, podem ser uma alternativa interessante como fonte de
matéria-prima para a indústria florestal (sem que se processe a destruição ou
57
danificação das árvores). Contudo, faltam informações sobre a utilização desta
espécie como fornecedoras de matéria-prima para a produção de painéis
aglomerados à base de cortiça.
Diante do exposto, este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial
de utilização da cortiça extraída da Kielmeyera coriacea (pau-santo) na
produção de painel de aglomerado, pela determinação de algumas propriedades
mecânicas e físicas.
58
2 MATERIAL E MÉTODOS
Para o desenvolvimento do trabalho, utilizaram-se cascas de 16 árvores
de Kielmeyera coriacea (pau-santo), com classe diamétrica entre 4 a 10 cm e
altura total de 4 a 10 m, provenientes de povoamentos nativos localizados na
região de Luminárias, MG.
2.1 Coleta do material - extração da cortiça
A cortiça foi retirada das árvores através de corte e desprendimento,
separando-se assim, a camada de cortiça do tronco por rasgamento das células
do felogênio, sem comprometer a vida da árvore. O corte da cortiça foi realizado
manualmente com um facão, por golpes sucessivos ao longo de linhas verticais e
horizontais em volta da árvore (Figura 3.1).
FIGURA 3.1 Aspecto da árvore descortiçada de pau-santo.
59
O descortiçamento foi realizado no verão, quando as células do
felogênio apresentam alta atividade celular, favorecendo, assim, uma melhor
regeneração natural da cortiça na árvore.
Após a retirada da cortiça no campo, todo o material foi transportado
para o Laboratório de Tecnologia da Madeira do Departamento de Ciências
Florestais da Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG.
2.2 Produção dos painéis de aglomerado à base de cortiça
2.2.1 Aquecimento da cortiça
Na Unidade Experimental de Painéis de Madeira (UEPAM), toda a
cortiça foi levada ao tanque de aquecimento, com água à temperatura de 95º ±
3ºC. Todos os pedaços de cortiça foram colocados dentro de caixas com tela de
arame, para facilitar a imersão total do material no tanque, facilitando, assim, o
aquecimento.
O tempo de cozimento foi de 1 hora, objetivando o processo de expansão
das células e a retirada dos extrativos totais do material.
2.2.2 Secagem do material e obtenção das partículas
Em seguida, todo o material foi levado para o pátio, para secagem ao ar
livre, por, aproximadamente, uma semana, retirando-se assim, o excesso de
umidade do material.
O material foi triturado em moinho martelo, para redução do material em
partículas menores que ultrapassassem uma peneira de malha de 1 mm
2
. Logo
após, as partículas foram acondicionadas em sacos plásticos.
2.2.3 Produção dos painéis
Os painéis foram produzidos de acordo com três tratamentos, conforme
descrito na Tabela 3.1.
60
TABELA 3.1 Plano experimental para a confecção de painéis aglomerado da
cortiça de Kielmeyera coriacea.
Tratamento
Número de
painéis
Teor de
adesivo
Tipo de
adesivo
DP
(g/cm
3
)
Parafina (forma
de emulsão)
T1
T2
T3
3
3
3
9%
18%
18%
F.F
U.F
F.F
0,5
0,5
0,5
S.P
C.P
C.P
F.F: fenol-formaldeído, U.F: uréia-formaldeído, DP: densidade do painel, SP:
sem parafina, CP: com parafina.
Os painéis de cortiça foram produzidos com dimensões finais de 42 cm
de largura, 42 cm de comprimento e 1,5 cm de espessura.
A massa das partículas foi calculada com base na massa seca da cortiça,
na densidade do material utilizado, considerando, ainda, um teor de umidade
para a cortiça de 4% (Anexo A).
2.2.4 Aplicação do adesivo e da parafina
Os adesivos e a parafina foram pulverizados nas partículas em uma
encoladora tipo tambor giratório, dotado de um copo graduado e uma pistola a ar
comprimido. O tempo médio de aplicação dos adesivos para cada painel foi de 5
minutos.
As características e as especificações dos adesivos utilizados encontram-
se na Tabela 3.2.
61
TABELA 3.2. Características e especificações das resinas utilizadas.
Adesivo
Tipo FF UF
Teor de sólidos (%) 50,17 64,74
Viscosidade (Cp) 540 440
pH a 25ºC 12,82 8,37
Gel Time a 121ºC (min) 10,34 0,83
Formol livre (%) 7,28 0,82
Densidade a 25ºC (g/cm
3
)
1,22 1,27
F.F: fenol-formaldeído, U.F: uréia-formaldeído
Fonte: Certificado de análise físico-químico de resina (Derquin, 2006).
2.2.5 Formação do colchão e prensagem
O colchão de partículas foi formado manualmente, utilizando-se uma
caixa de madeira com dimensões 48 x 48 cm, na qual as partículas foram
distribuídas uniformemente.
Assim, o colchão foi levado para uma pré-prensagem, em uma prensa
manual a frio (Figura 3.2), proporcionando um entrelaçamento inicial entre as
partículas e uma redução do colchão, iniciando o processo de adesão,
preparando-o para posterior prensagem a quente.
62
FIGURA 3.2 Prensa manual a frio.
A prensagem a quente foi realizada em uma prensa hidráulica
automática da marca Marconi, modelo MA 098 (Figura 3.3).
A temperatura de prensagem foi de 160ºC para o tratamento de resina
uréia-formaldeído e de 180ºC para o tratamento da resina fenol-formaldeído. O
tempo de prensagem foi de 18 minutos e pressão de 40 kgf/cm
2
.
FIGURA 3.3 Processo de prensagem a quente dos painéis.
63
2.3 Acondicionamento
Após as manufaturas dos painéis, estes foram acondicionados em estufa
com temperatura em torno de 50ºC, objetivando-se a cura total do adesivo e a
estabilidade dimensional dos painéis, evitando-se assim, a expansão excessiva
dos mesmos.
Posteriormente, os painéis foram esquadrejados, retirando-se as bordas e
ajustando-se suas dimensões para 420 x 420 mm. No Laboratório de Tecnologia
da Madeira, os painéis foram empilhados e mantidos em sala de climatização a
temperatura de 20ºC (± 3ºC) e 65% (± 2ºC) de umidade relativa, até atingirem
massa constante.
2.4 Obtenção dos corpos-de-prova e avaliação das propriedades mecânicas
e físicas dos painéis
Os corpos-de-prova para os testes mecânicos e físicos foram retirados
dos painéis, de acordo com a Figura 3.4. Antes de serem testados, os corpos-de-
prova foram acondicionados novamente à temperatura de 20ºC (± 3ºC) e 60% (±
5 ºC) de umidade relativa, retornando, assim, à sua massa constante.
64
FIGURA 3.4 Esquema da distribuição dos corpos-de-prova nos painéis para
avaliação das propriedades (dimensões em mm).
LI: ligação interna; F: fervura; D: dureza Janka.
Para a avaliação das propriedades dos painéis foram adotados os
procedimentos recomendados pela norma americana ASTM 1037 (American
Society For Testing And Materials, 1997) e a norma portuguesa NP 2372
(1997). Utilizou-se, para os ensaios mecânicos, uma máquina universal de
ensaios, modelo EMIC DL 30.000, do Laboratório de Tecnologia da Madeira do
Departamento de Ciências Florestais (UFLA). As condições dos testes
encontram-se resumidas na Tabela 3.3.
Absorção de água
e inchamento em
espessura
(150 x 150)
Absorção de água
e inchamento em
espessura
(150 x 150)
65
TABELA 3.3 Propriedades avaliadas dos painéis de aglomerado.
Propriedades
Número de
corpos-de-prova
por chapas
Dimensões
corpo-de-prova
(mm)
Norma
Ligação interna
(LI)
6 50 x 50 ASTM: D 1037
Dureza Janka 5 50 x 50 ASTM: D 1037*
Inchamento em
espessura (IE) e
absorção de água
(AA)
2 150 x 150 ASTM: D 1037
Resistência à água
fervente (F)
5 50 x 50 NP: 2372
*Dimensões dos corpos-de-prova adaptado.
2.5 Análise estatística
Para todas as variáveis estudadas, utilizou-se o delineamento
inteiramente casualizado, com 3 repetições. Foram efetuados a análise de
variância (ANOVA) e o teste de Tukey, a 5%, para a propriedade dos
aglomerados, cujo modelo estatístico utilizado foi:
Y
ij
= µ + t
i
+ e
ij
em que:
Y
ij
= é o efeito do i-ésimo valor observado na j-ésima repetição;
µ = constante inerente a todas as observações (média geral)
t
i
= efeito do i-ésimo tratamento, efeito fixo;
e
i
= erro experimental associado à observação Yij
66
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores das variáveis analisadas estão representados nas Tabelas 3.4,
3.5, 3.6, 3.7, 3.8 e 3.9. Todas as análises de variâncias correspondentes a estes
estudos são apresentadas no Anexo B.
3.1 Propriedades físicas e mecânicas dos painéis
3.1.1 Densidade do painel
Na Tabela 3.4 estão apresentados os valores médios de densidade dos
painéis produzidos.
TABELA 3.4 Densidade média dos painéis para cada tratamento.
Tratamento Densidade (g/cm
3
)
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P) 0,370
a
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P) 0,335
a
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P) 0,359
a
* médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo
teste de Tukey, a 5% de probabilidade; SP: sem parafina; CP: com parafina.
C.V. = 4,39% (coeficiente de variação)
Observa-se, pela Tabela 3.4, que os valores de densidade média obtida
para os painéis dos três tratamentos não diferiram estatisticamente entre si.
Verifica-se que os tratamentos tiveram valores de densidade inferiores ao
proposto para o trabalho que era de 0,5 g/cm
3
. Essas diferenças observadas,
comparadas com a proposta, ocorreram no próprio processo de produção,
quando as perdas de partículas foram significantes para um decréscimo dessa
densidade.
Portanto, com a densidade em torno de 0,3 g/cm
3
, obtida para os painéis,
sua aplicação foi classificada no grupo de aglomerados flexíveis, também
67
designados aglomerados “soft”, utilizados para revestimentos de paredes e que
apresentam, normalmente, densidades de 0,20 a 0,35 g/cm
3
(Fortes et al., 2004).
3.1.2 Ligação interna
Na Tabela 3.5 estão apresentados os valores médios de ligação interna
(LI) dos painéis produzidos.
Verifica-se que os valores observados na propriedade de ligação interna
variaram de 10,04 a 12,34 kgf/cm
2,
, apresentando diferenças significativas entre
si. O tratamento 3 foi estatisticamente superior aos demais, tendo a utilização de
adesivo fenólico em maior quantidade ocasionado uma maior resistência dos
painéis aglomerados à base de cortiça.
TABELA 3.5 Efeito dos tratamentos sobre as propriedades de ligação interna
dos painéis à base de cortiça de Kielmeyera coriacea.
Ligação interna (LI)
Tratamento
kgf/cm
2
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P) 10,19
b
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P) 10,04
b
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P)
12,34
a
*médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo
teste de Tukey, a 5% de probabilidade.
SP: sem parafina; CP: com parafina
C. V. = 19,13% (coeficiente de variação)
A tendência de aumento da ligação interna com o aumento da quantidade
de adesivo e a utilização de fenol-formaldeído em comparação com a uréia-
formaldeído, também foi verificada por Calegari et al. (2004) e Iwakiri et al.
(2005), respectivamente, na produção de painéis aglomerados à base de madeira.
68
Os resultados de todos os tratamentos, comparados ao valor mínimo
exigido pela norma CS 236-66 (1968), que é 4,2 kgf/cm
2
para aglomerado de
partículas de madeira comerciais, foram considerados excelentes, apresentando
valores médios superiores para a ligação interna. Verificou-se que o material
cortiça aglutinou-se de forma muito eficiente com estes adesivos.
Esses altos valores de ligação interna para todos os tratamentos também
podem ser explicados pelas propriedades de molhabilidade e ângulo de contato,
que são relevantes em qualquer situação em que um líquido esteja em contato
com um sólido (ângulo de umectação). Portanto, o estabelecimento da ligação
forte entre o adesivo e a cortiça foi devido ao fato das duas classes de adesivo:
uréia-formaldeído e fenol-formaldeído terem apresentado viscosidade baixa
(valores de 440 e 540 cp, respectivamente) e, como conseqüência, um pequeno
ângulo de contato, o que implicou em uma eficiente molhabilidade e
espalhamento destes sobre a superfície da cortiça.
3.1.3 Dureza Janka
Os valores médios de dureza Janka dos painéis à base de cortiça para os
diferentes tratamentos estão apresentados na Tabela 3.6.
TABELA 3.6 Efeito dos tratamentos sobre as propriedades mecânicas de
dureza Janka dos painéis.
Dureza Janka (DJ)
Tratamento
Kgf/cm
2
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P) 87,75
ab
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P) 79,73
b
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P) 95,99
a
* médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo
teste de Tukey, a 5% de probabilidade.
SP: sem parafina; CP: com parafina
C. V. = 20,27% (coeficiente de variação)
69
Verifica-se, para o teste de dureza, que os painéis produzidos com o
tratamento 1 não diferiram estatisticamente dos tratamentos 2 e 3. Os painéis
com adesivo fenólico apresentaram-se mais resistentes em comparação aos
aglutinados com adesivo uréia-formaldeído.
Analisando-se os valores médios da Tabela 3.6, observa-se que todos os
painéis apresentaram valores inferiores ao valor mínimo de 223 kgf/cm
2
para
painéis particulados de madeira estabelecido na norma ANSI/AI – 208/93.
3.1.4 Resistência à água fervente (fervura)
Na Tabela 3.7 são apresentadas indicações dos resultados do ensaio de
fervura dos painéis para os diferentes tratamentos, indicando a existência ou a
ausência de desagregação (entende-se por desagregação o aparecimento de
fendas e ou separação substancial de partículas do corpo-de-prova).
TABELA 3.7 Resistência à água fervente dos painéis à base de cortiça.
Tratamento Desagregação*
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P)
Presença
(separação minoritária de
partículas)
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P)
Presença
(separação total de partículas)
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P)
Ausência
SP: sem parafina; CP: com parafina
O tratamento 3 não apresentou nenhum vestígio de desagregação das
partículas, ao contrário dos tratamentos 2 e 1, que apresentaram desagregação
total e minoritária das partículas após fervura, respectivamente. A parafina não
influenciou no processo de desagregação dos tratamentos.
70
Assim, pode-se afirmar que o adesivo fenol-formaldeído, em maior
quantidade, tem maior resistência ao processo de desagregação dos painéis à
base de cortiça produzidos, fato, que pode ser explicado devido a uma eficiente
ligação interna entre as partículas. Ainda, uma possível explicação para a
desagregação total das partículas aglutinadas com adesivo uréia-formaldeído
(tratamento 2), seria o fato de esta classe de adesivo ser bastante hidrofílica.
3.1.5 Absorção de água
Os valores médios de absorção de água para o tempo de 2 horas e de 24
horas de imersão são apresentados na Tabela 3.8.
Verifica-se que para absorção de água em 2 horas de imersão, os valores
variaram de 3,63% a 10,21% e, para 24 horas de imersão, a variação foi de
29,83% a 35,44%. Os tratamentos 1 e 3, utilizando adesivo fenólico, tanto para 2
como para 24 horas, apresentaram resultados superiores ao tratamento com
adesivo uréia-formaldeído.
71
TABELA 3.8 Efeito dos tratamentos sobre as propriedades físicas de
absorção de água após 2 horas e 24 horas de imersão dos
painéis dos painéis à base de cortiça
Absorção de água (%)
Tratamento
2 horas 24 horas
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P) 10,21
b 29,83
b
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P) 3,63
a 12,23
a
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P)
9,16
b 35,44
b
* médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si,
pelo teste de Tukey, a 5% de probabilidade.
SP: sem parafina; CP: com parafina
C.V. (2 h) = 37,18% (coeficiente de variação)
C.V. (24 h) = 38,91% (coeficiente de variação)
Iwakiri et al. (1999), estudando a absorção de água em painéis de
aglomerado de madeira com adesivo uréia-formaldeído, encontraram valores
médios bastantes superiores, de 76,64% (2h) e 82,25% (24h), ao encontrado
nesse trabalho. Resultados semelhantes a essa superioridade também foram
apresentados, posteriormente, por Iwakiri et al. (2004) e Maciel et al. (2004).
As normas para a comercialização dos painéis aglomerados (partículas
madeira) não estabelecem limites para a absorção de água. Na prática, observa-
se uma faixa bastante ampla de valores para estas propriedades. Conforme tabela
de propriedades físicas e mecânicas editadas pelo Forest Products Laboratory
(1987), os painéis comerciais de partículas de madeira têm apresentado, para o
teste de absorção de água, valores entre 5% e 50%, após 24 horas de imersão.
Dessa forma, observa-se que, de modo geral, os painéis produzidos à
base de cortiça apresentaram menores valores do que os verificados nas chapas
de partículas de madeira comercializadas.
Deve-se, contudo, ressaltar que a incorporação da parafina em emulsão
nos painéis não reduziu significativamente a absorção de água em 2 horas e 24
horas, como era esperado. Porém, analisando-se isoladamente os tratamentos 1 e
72
2, constata-se que essa parafina pode ter reduzido a absorção do tratamento 2,
pois na prática, o adesivo à base de uréia-formaldeído é bastante hidrofílico, de
acordo com o teste, foi o que apresentou alta resistência à umidade.
Diante do exposto, constata-se que os aglomerados de cortiça possuem
maior resistência à absorção de água quando comparados com os aglomerados
de madeira. Este fato pode ser explicado pelas características presentes na
estrutura do próprio material cortiça, com paredes suberificadas e cheias de ar,
conferindo boa impermeabilidade aos painéis.
3.1.6 Inchamento em espessura
Os valores médios de inchamento em espessura dos painéis para os
diferentes tratamentos, no tempo de 2 horas e de 24 horas de imersão,
encontram-se na Tabela 3.9.
TABELA 3.9 Efeito dos tratamentos sobre a propriedade física de inchamento
em espessura com 2 horas e 24 horas de imersão dos painéis
Inchamento em espessura
(%)
Tratamento
2 horas 24 horas
T1 (9% - adesivo fenol-formaldeído, S.P) 1,28
ab 4,05
b
T2 (18% - adesivo uréia-formaldeído, C.P) 0,66
a 2,97
a
T3 (18% - adesivo fenol-formaldeído, C.P)
1,90
b 5,59
b
* médias seguidas pela mesma letra não diferem estatisticamente entre si, pelo
teste de Tukey, a 5% de probabilidade.
SP: sem parafina; CP: com parafina
C.V. (2 h) = 43,15% (coeficiente de variação)
C.V. (24 h) = 20,25% (coeficiente de variação)
Para o inchamento em espessura após duas horas de imersão em água, os
valores médios variaram de 0,66% a 1,90% e, para 24 horas de imersão, a
variação foi de 2,97% a 5,59%.
73
Verifica-se que, para o inchamento em espessura, para o tempo de 2
horas, o tratamento 1 não diferiu estatisticamente dos tratamentos 2 e 3. Para 24
horas de imersão, os tratamentos 1 e 3, utilizando adesivo fenólico, apresentaram
resultados superiores ao do tratamento com adesivo uréia-formaldeído.
Esses resultados de menor inchamento para a uréia-formaldeído diferem
dos encontrados por Maciel et al. (2004) e Peixoto & Brito (2000). Estes
autores, estudando painéis produzidos com partículas de madeira utilizando
adesivo uréia-formaldeído e fenol-formaldeído, para o teste de inchamento de 24
horas, observaram que os painéis produzidos com adesivo à base de uréia
apresentaram maiores inchamentos.
Essa diferença de resultados pode ter sido ocasionada por algumas
variáveis no processo de fabricação dos painéis que, segundo Brito (1995)
podem ser afetadas pela espécie das partículas, granulometria de partículas, nível
de resina, eficiência da aplicação de cola e condições de prensagem. Portanto, o
caso atípico do menor inchamento nos painéis com o adesivo uréia-formaldeído,
encontrado neste trabalho, pode estar relacionado à eficiência da aplicação do
adesivo, já que todas as outras características inerentes ao processo foram
mantidas.
Não existem normas para a comercialização em painéis aglomerados
(partículas de madeira), com relação ao teste de inchamento em espessura.
Contudo, na prática, observa-se, conforme tabela de propriedades físicas e
mecânicas do Forest Products Laboratory (1987), que esses painéis têm
apresentado valores com variação ampla, entre 10% e 50%, após 24 horas de
imersão. Diante do exposto, observa-se que, de modo geral, os painéis
produzidos a base de cortiça apresentaram comportamento satisfatório.
74
4 CONCLUSÕES
Diante da interpretação dos resultados das propriedades mecânicas e
físicas dos painéis à base de cortiça de Kielmeyera coriacea, conclui-se que:
para as características de ligação interna, os resultados indicaram
que as partículas obtidas da cortiça de Kielmeyera coriacea podem ser
aglutinadas tanto com o adesivo fenol-formaldeído quanto com a uréia-
formaldeído, podendo assim, ser produzidos aglomerados designados
compostos. A utilização do adesivo fenólico resultou em painéis mais
resistentes;
os painéis à base de adesivo uréia-formaldeído, para a
propriedade de dureza Janka, apresentaram-se menos resistentes;
para a propriedade de resistência à água fervente, verificou-se
que os painéis produzidos à base de uréia-formaldeído sofreram total
desagregação das partículas. Aqueles produzidos com um maior teor de
adesivo fenol-formaldeído apresentaram-se mais resistentes;
a absorção de água, após 2 e 24 horas de imersão, para todos os
tratamentos, foi inferior ao valor normalmente observado para painéis
comerciais de aglomerado de madeira, sendo os menores valores foram
encontrados nos painéis contendo adesivo uréia-formaldeído;
o inchamento em espessura foi inferior aos valores normalmente
obtidos em painéis comerciais de aglomerado de madeira, tendo os
75
menores valores sido determinados nos painéis contendo adesivo uréia-
formaldeído.
76
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
E SUGESTÕES
O presente estudo evidenciou, diante da caracterização anatômica,
física e química, que a cortiça extraída da espécie Kielmeyera coriacea é
bastante semelhante à cortiça da espécie européia Quercus suber
(sobreiro). Torna-se possível assim, sua utilização para produção de
aglomerados à base de cortiça, cujas propriedades mecânicas avaliadas
atenderam, de forma geral, aos padrões mínimos, comparados aos
painéis de aglomerado de madeira.
Observou-se, de maneira geral, que a regeneração natural no
campo, dessa espécie, após 6 meses da retirada das cascas, foi alta.
Trabalhos futuros na produção de outros produtos à base de cortiça
de Kielmeyera coriacea (pau-santo) devem ser realizados, como, por
exemplos, rolhas aglomeradas, aglomerados puros, etc.
Propriedades térmicas, acústicas, testes mecânicos para rolhas e
painéis de aglomerado para piso devem ser analisadas.
Estudos de quantificação de cortiça, descortiçamento, trabalhos
genéticos e silviculturais devem ser realizados e intensificados.
77
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AMERICAN NATIONAL STANDARD - ANSI. Mat-formed wood
particleboard: specification ANSI A 208.1.1993. Gaithersburg: National
Particleboards Association, 1993. 9 p.
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS –ASTM. Standard
methods of evaluating the properties od wood-basefiber and particle panel
materials. In: Annual book of ASTM D 1037 – 96 a. Philadelphia, 1997.
BRITO, E. O. Produção de chapas de partículas de madeira a partir de
maravalhas de Pinnus elliottii Engelm. Var Elliottii plantado no sul do
Brasil. 1995. 120 p. Tese (Doutorado em Engenharia Florestal) - Universidade
Federal do Paraná, Curitiba, PR.
CALEGARI, L.; HASELEIN, C. R.; BARROS, M. V.; SCARAVELLI, T. L.;
DACOSTA, L. P.; PEDRAZZI, C. Adição de aparas de papel reciclável na
fabricação de chapas de madeira aglomerada. Ciência Florestal, Santa Maria, v.
14, n. 1, jun., p. 193-204, 2004
COMMERCIAL STANDARD. Mat formed wood particleboard. CS 236-66.
1968
DERQUIN - Indústria e Comércio Ltda (Boletim técnico), 2006.
INSTITUTO NACIONAL DE ENGENHARIA E TECNOLOGIA
INDUSTRIAL- INET. Guia técnico: Indústria da Cortiça. Lisboa, p. 78, out.
2001.
IWAKIRI, S.; COSTA, A. F.; KLITZKE, NIELSEN, I.R.; ALBERTI, R.A.R.;
NEIFE, I. Produção de chapas de madeira aglomerada de Pinus elliottii engelm.
com inclusão laminar. CERNE, Lavras, v. 5, n.2 , p. 86 - 94 , 1999.
IWAKIRI, S.; SHIMIZU, J.; SILVA, J.C., MENEZZI, C.S.D.,
PUEHRINGHER, C.A.; VENSON, I.; LORRACA, C. Produção de painéis de
madeira aglomerada de Grevillea robusta A. Cunn. ex R. Br. Revista Árvore,
Viçosa, v. 28, n. 6, nov./dez. 2004.
IWAKIRI, S.; CAPRARA, C. A.; SAKS, D.C.O.; GUISANTES, F. P.;
FRANZONI, J. A.; KRAMBECK, L. B. P.; RIGATTO, P. A. Produção de
78
painéis de madeira aglomerada de alta densificação com diferentes tipos de
resinas. Scientia forestalis, Piracicaba, n. 68, p. 39 - 43, 2005.
FOREST PRODUCTS LABORATORY. Wood handbook: wood as an
engineering material.Washington: USDA/FS, 1987. 466 p. (Agriculture
Handbook, 72).
FORTES, M. A. A cortiça. Colóquio de Ciências. Lisboa,n. 4, jan./abr., p. 35 –
60, 1989.
FORTES, M. A.; ROSA, M. E.; PEREIRA, H. A cortiça. Lisboa: IST Press,
2004, 259 p.
MACIEL, A. S.; Vital, B. R.; LÚCIA, R. M. D.; PIMENTA, A. S. Chapas de
madeira aglomerada produzidas com partículas de Eucalyptus grandis w. hill ex
maiden, poliestireno (ps) e polietileno tereftalato (pet). Cerne, Lavras, v. 10, n.
1, p. 53 - 66, jan./jun. 2004.
NORMA PORTUGUESA – NP. Aglomerado composto de cortiça – Ensaios.
In: Instituto português da qualidade NP 2372, Portugal, 1997.
PEIXOTO, G. L.; BRITO, E. O. Avaliação da granulometria de partículas de
Pinus taeda combinadas com adesivos comerciais para a fabricação de
aglomerados. Floresta e Ambiente, Rio de Janeiro, v. 7, n.1, p. 60 - 67,
jan./dez. 2000
SALVADOR, S. Inovação de produtos ecológicos em cortiça. In: Instituto
Superior Técnico, Lisboa, 2001, 57 p.
79
ANEXOS
ANEXO A Página
Cálculo de produção dos painéis de aglomerado de cortiça.............................
Cálculo da quantidade de partículas úmidas.....................................................
Cálculo da quantidade de adesivo líquido........................................................
Cálculo da quantidade de adesivo líquido........................................................
25
26
26
26
80
- Cálculo de produção dos painéis aglomerados a base de cortiça:
Densidade do painel (12% - 20ºC – 65%) = 0,5 g/cm
3
Dimensões do painel : Comprimento – 48 cm
Largura – 48 cm
Espessura – 1,5 cm
Volume – 3456 cm
3
Peso do painel a 12% de umidade (densidade 0,5)
D = P
V
P = D x V
P= 0,5 x 3456 = 1728 g
em que:
D = Densidade do painel
P = Peso das partículas
V= Volume das dimensões do painel
Constituição do painel com 9% de resina/sem parafina
X 100% .................................................Partículas secas
Y 9%......................................................Adesivo
Z % 12%...............................................Água
81
Constituição do painel com 18% de resina/com parafina
X 100% .................................................Partículas secas
Y 18%....................................................Adesivo
W 1%.....................................................Parafina
Z % 12%............................................... Água
Painel com 9% de adesivo (SP) Painel com 18% de adesivo (CP)
121% = 1728 g 131% = 1728 g
100%= 1428g 100%= 1319 g
9%= 128,52g 18%= 237,43g
- 1%= 13,19g
12%= 171,37g 12%= 158,29g
SP: sem parafina, CP: com parafina
- Cálculo de quantidade de partículas úmidas:
Para 9% de adesivo= 1428 x (1 + 4/100) = 1485,12
Para 18% de adesivo= 1319 x (1 + 4/100) = 1371,76
- Cálculo de quantidade de resina líquida – correção para teor de sólidos
Teor de sólidos = 50,17
Para 9% de adesivo: 100g x 128,52 g / 50,17g = 256,16 g
Para 18% de adesivo: 100g x 237,43 g / 50,17g = 473,25 g
- Cálculo de quantidade de parafina líquida– correção para teor de sólidos
Teor de sólidos = 50,17
100g x 13,19 g / 50,17 g = 25,36g
82
ANEXO B Página
TABELA 1.B
Análise de variância da densidade dos painéis de
aglomerado de cortiça.............................................................
TABELA 2.B Análise de variância da propriedade ligação interna dos
painéis....................................................................................
TABELA 3.B Análise de variância da propriedade dureza Janka dos
painéis....................................................................................
TABELA 4.B Análise de variância da propriedade absorção de água em 2
horas de imersão dos painéis.................................................
TABELA 5.B Análise de variância da propriedade absorção de água em
24 horas de imersão dos painéis............................................
TABELA 6.B Análise de variância da propriedade inchamento em
espessura em 2 horas de imersão dos painéis........................
TABELA 7.B Análise de variância da propriedade inchamento em
espessura em 24 horas de imersão.........................................
21
21
21
22
22
22
22
83
TABELA 1.B Análise de variância da densidade dos painéis de aglomerado
de cortiça.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
6
0,000981
0,000243
4,044*
Total corrigido 8
CV (%) = 4,39
Média geral: 0,3548889
TABELA 2.B Análise de variância da propriedade ligação interna dos painéis.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
51
29,680541
4,316217
6,877*
Total corrigido 53
CV (%) = 19,13
Média geral: 10,8607407
TABELA 3.B Análise de variância da propriedade dureza Janka dos painéis.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
42
990,950607
316,905726
3,127*
Total corrigido 44
CV (%) = 20,27
Média geral: 87,82800
84
TABELA 4.B
Análise de variância da propriedade absorção de água em
2 horas de imersão dos painéis.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
15
75,096539
8,133727
9,233*
Total corrigido 17
CV (%) = 37,18
Média geral: 7,6711111
TABELA 5.B
Análise de variância da propriedade absorção de água em
24 horas de imersão dos painéis.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
15
880,128356
101,065960
8,708*
Total corrigido 17
CV (%) = 38,91
Média geral: 25,8377778
TABELA 6.B Análise de variância da propriedade inchamento em espessura
em 2 horas de imersão dos painéis.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
15
2,306539
0,306312
7,530*
Total corrigido 17
CV (%) = 43,15
Média geral: 1,2827778
85
TABELA 7.B Análise de variância da propriedade inchamento em espessura
em 24 horas de imersão.
FV GL QM Fc
Tratamento
Erro
2
15
10,353156
0,725105
14,278*
Total corrigido 17
CV (%) = 20,25
Média geral: 4,2055556
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