Adição de nano e microcelulose em adesivo tanino-formaldeído para produção de painéis OSB

Abstract

Os taninos são polifenóis utilizados na síntese de adesivo tanino-formaldeído, o qual pode ser empregado para a produção de painéis OSB (Oriented Strand Board) com a justificativa de menor emissão de formaldeído, ser extraído de fontes renováveis, principalmente resíduos, a exemplo das cascas de Acácia mearnsii. No entanto, estes adesivos apresentam características, como elevada massa molecular, alta viscosidade e reatividade que acarretam linha de cola fraca. Para reparar problemas relacionados ao desempenho dos adesivos, a adição de nano e micromateriais à base de celulose pode ser uma alternativa visto, especialmente, suas características de resistência mecânica. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da adição de nano e microcelulose ao adesivo tanino-formaldeído, em diferentes percentuais, nas propriedades reológicas do adesivo e nas propriedades físicas e mecânicas dos painéis OSB. As adições ao adesivo tanino-formaldeído foram realizadas em diferentes percentuais: 1, 3 e 5% de celulose nanocristalina (CNC), 3, 6 e 9% de celulose microcristalina (CMC) e 0,5, 1,0 e 1,5% de celulose nanofibrilada (CNF). Foram produzidos painéis OSB com os adesivos tanino-formaldeído (TF) e fenol- formaldeído. O experimento foi analisado isoladamente de acordo com o tipo de celulose adicionada ao adesivo TF. O teor de sólidos dos adesivos reduziu após a adição de CNC, CMC e CNF, assim como também ocorreu com o tempo de gelatinização. Quanto à viscosidade dos adesivos, a inclusão de CNC e CMC ocasionou redução e a CNF aumentou esta característica. Os espectros ATR-FTIR (Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e reflectância total atenuada) variaram pouco em função das adições de nano e microceluloses aos adesivos TF. A adição de 5% de CNC reduziu 2,2% da absorção de água e 10,9% o inchamento em espessura dos painéis OSB. As menores adições de CMC e CNF resultaram em menor teor de umidade de equilíbrio higroscópico, absorção de água e inchamento em espessura. As adições de 3, 3 e 0,5% de CNC, CMC e CNF, respectivamente, resultaram em acréscimos de 8,9, 3,3 e 4,6% no MOE (módulo de elasticidade) dos painéis OSB. A inclusão de 3% de CNC ao adesivo TF aumentou em 11,5% a resistência à tração perpendicular dos painéis. A inclusão de CMC no adesivo TF não afetou significativamente a resistência à tração perpendicular, da mesma forma ocorreu com a adição de 0,5% de CNF. Os painéis com as adições de 3 e 5% de CNC e os menores percentuais de CMC e CNF no adesivo TF proporcionaram as melhores propriedades físicas e mecânicas dos painéis OSB. Palavras-chave: OSB. Nanocelulose. Taninos.

Tannins are polyphenols that can be used for the production of tannin-formaldehyde adhesive and can be used to produce Oriented Strand Board (OSB) with the justification of producing lower formaldehyde emissions, being extracted from renewable sources, and especially waste, which are the shells of Acacia mearnsii. However, these adhesives have characteristics, such as high reactivity, that cause weak glue line. To repair adhesive-related problems in general, they have been added to cellulose-based adhesives, nano and micromaterials. The objective of this work was to evaluate the effect of the addition, in different percentages, of nano and microcellulose to the tannin-formaldehyde adhesive, the characteristics of the adhesives and the physical and mechanical properties of OSB panels. Additions to the tannin- formaldehyde adhesive were performed in different percentages, such as 1, 3 and 5% of CNC (nanocrystalline cellulose), 3, 6 and 9% of CMC (microcrystalline cellulose) and 0.5, 1.0 and 1.5% CNF (nanofibrillated cellulose). The experiment was analyzed separately according to the type of cellulose added to the TF. The solids content of the adhesives decreased by 10.42, 5.22 and 22.51% after the addition of CNC, CMC and CNF, respectively, as well as with gelatinization time. Regarding the viscosity of the adhesives, the inclusion of CNC and CMC caused a reduction and the CNF increased this characteristic. ATR-FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy and Attenuated Total Reflectance) spectra varied little as a function of the additions of nano and microcelluloses to TF adhesives. The addition of 5% CNC reduced 2.2% water absorption and 10.9% thickness swelling of OSB panels. Lower CMC and CNF additions resulted in lower hygroscopic equilibrium humidity, water absorption and thickness swelling. The additions of 3, 3 and 0.5% of CNC, CMC and CNF, respectively, resulted in increases of 8.9, 3.3 and 4.6% in the MOE (modulus of elasticity) of OSB panels. The inclusion of 3% of CNC in the TF adhesive caused an 11.5% increase in the perpendicular tensile strength of the panels. The inclusion of CMC in the TF adhesive did not significantly affect the perpendicular tensile strength as well as the 0.5% CNF addition. The panels with the additions of 3 and 5% of CNC and the lowest percentages of CMC and CNF in the TF adhesive had the best physical and mechanical properties. Keywords: OSB. Nanocellulose. Tannins.