Unilateral thermomechanical treatment in tropical wood for floor production : effects on physical, surface and mechanical properties

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Florestal, 2015.A floresta amazônica possui uma grande biodiversidade, na tentativa de garantir que todas as espécies tenham o seu melhor aproveitamento, existem várias técnicas que buscam melhorar as propriedades das madeiras e consequentemente ampliar suas possibilidades de uso, principalmente para produtos de alto valor agregado como o piso de madeira. Entre eles destaca-se o tratamento termomecânico unilateral que é uma técnica que combina tratamento térmico com a compressão mecânica em apenas uma das faces da madeira, visando obter um produto com menor efeito das tensões internas da compressão e maior resistência mecânica. Em virtude disso, o objetivo do trabalho foi avaliar o efeito do tratamento termomecânico em apenas umas das superfícies da Simarouba amara nas propriedades físicas, mecânicas e superficiais. O tratamento foi realizado utilizando uma prensa hidráulica com resistência elétrica nas temperaturas de 180°C e 200°C, pressão de 7,94 MPa (50%) e 11,90 MPa (75%) e tempo de 30 minutos, formando quatro tratamentos e a testemunha. Todos os quatro tratamentos realizados foram comparados com a testemunha para verificar o efeito do tratamento termomecânico. O tratamento mostrou que houve um aumento na densificação, o que explica o aumento na densidade final. Nas propriedades superficiais também foram observados ganhos significativos com o escurecimento da madeira e a diminuição da molhabilidade. Os resultados dos ensaios mecânicos também foram positivos com o aumento da taxa de dureza, resistência à compressão paralela e módulo de ruptura. Em relação à estabilidade dimensional, apenas o material tratado com maior pressão (75%) apresentou maior inchamento em espessura. Comportamento semelhante foi observado na taxa de não retorno em espessura e na taxa de retração. Houve diminuição do teor de umidade de equilíbrio para a maioria dos tratamentos, mostrando que o tratamento foi eficiente em reduzir a higroscopicidade da madeira e deixando o material mais estável a condições atmosféricas variáveis. A combinação da maior temperatura e menor pressão (200°C e 50%) se mostrou mais eficaz para uso que requer maior estabilidade dimensional e o uso da maior pressão e menor temperatura (180°C e 75%) o mais indicado em demandas de maior resistência mecânica.The Amazon forest has a great biodiversity, in an attempt to ensure that all species have their best use, there are several techniques that seek to improve the properties of wood and consequently increase their possibilities of use, especially for high value-added products such as floor wood. Among them stands out the unilateral thermomechanical treatment which is a heat treatment technique that combines with mechanical compression on only one side of the wood obtains a product with less effect of the internal stresses of compression and greater mechanical strength. With a focus on this type of treatment, the objective of this work was to evaluate the effects of thermomechanical treatment in only one of the surfaces of the Simarouba amara (marupá) and its results on the wood´s physical, mechanical and surface properties. The treatment was performed using a hydraulic press with electrical resistance at temperatures of 180°C and 200°C, pressure of 7.94 MPa (50%) and 11,90 MPa (75%) and time period of 30 minutes. Throughout the tests four treatments „witnesses‟ were designated. All four treatments made were compared with the „witnesses‟ samples to verify the effect of thermomechanical treatment. The treatment showed an increase in the densification which explains the increase in the final density. The surface properties were also observed significant gains with the darkening of the wood and the reduction of wettability. The results of the mechanical tests were also positive when it comes to the increase of the hardness ratio, parallel compression resistance and modulus of rupture. Regarding the dimensional stability, only the high-pressure (75%) treated material showed higher thickness swelling. Similar behavior was observed in the rate of no return in thickness and shrinkage. There was a decrease of the equilibrium moisture content for most treatments, showing that the treatment was effective in reducing the hygroscopicity of wood and achieving a more stable material to variable atmospheric conditions. The combination of higher temperature and lower pressure (200°C e 50%) proved to be more effective for uses that require greater dimensional stability. The combination of higher pressure and lower temperature (180°C e 75%) proved to be more effective for uses that demand greater mechanical strength