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1
GABRIEL GARAVELLO E GUILHERME ALIAGA
CARACTERIZAÇÃO DE CHAPA DE OSB
Itapeva
Novembro de 2015
2
GABRIEL GARAVELLO E GUILHERME ALIAGA
CARACTERIZAÇÃO DE CHAPA DE OSB
Relatório técnico-científico das práticas experimentais realizadas no Laboratório de Produção de Painéis, apresentado no Campus Experimental de Itapeva - UNESP - Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, como requisito para a conclusão da disciplina “Produção de Painéis II”, do curso Engenharia Industrial Madeireira.
Profa. Dra. Cristiane Inácio de Campos
Itapeva
Novembro de 2015
3
GARAVELLO, Gabriel; OLIVEIRA, Guilherme. Caracterização de chapa de OSB.
2015. Relatório de Produção de Painéis II sobre Caracterização de Chapa de OSB,
Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Campus Experimental de
Itapeva, 2015.
RESUMO
A pratica teve como finalidade caracterizar as propriedades de um painel de OSB,
feito em sala de aula. Para isso foi utilizado os equipamentos necessários, de acordo
com a norma europeia. Foram realizados ensaios de Flexão Estática (EN 310/2002),
perpendicular e paralela às partículas, determinação do Módulo de Elasticidade e
Tração Perpendicular (EN 319/2002). O produto final obtido na aula prática
apresentou defeitos como má distribuição de adesivo no painel, devido a diversos
fatores.
Palavras-chave: Caracterização, OSB, ensaios.
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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................7
2 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO...........................................................................9
2.1 MATERIAIS PARA CARACTERIZAÇÃO..........................................................9
2.1.1 ENSAIO DE TRAÇÃO PERPENDICULAR..............................................10
2.1.2 ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA PARALELA E PERPENDICULAR.....11
2.1.3 PROCEDIMENTOS PARA DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE.............12
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES...........................................................................13
3.1 RESULTADOS PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO PERPENDICULAR.............13
3.2 RESULTADOS PARA O ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA...........................13
3.3 RESULTADOS PARA A DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE........................14
4 CONCLUSÃO.........................................................................................................15
5 REFERÊNCIAS......................................................................................................16
5
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Máquina de Tração Universal.......................................................................9
Figura 2: Corpo de prova nos suportes metálicos........Erro! Indicador não definido.
Figura 3: Ensaio de flexão estática...............................Erro! Indicador não definido.
6
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Valores relativos ao ensaio de tração perpendicular.................................13
Tabela 2: Valores relativos ao ensaio de flexão estática paralela.............................14
Tabela 3: Valores relativos ao ensaio de flexão estática perpendicular....................14
Tabela 4: Dimensões do corpo de prova 2 (CP2)......................................................14
Tabela 5: Densidades do corpo de prova 2 (CP2).....................................................15
7
1 INTRODUÇÃO
O Brasil ainda possui condições especiais para reflorestamento, manejo e
florestamento. Desta forma tem capacidade apreciável de desenvolvimento
sustentável com a matéria-prima madeira.
O OSB é material novo no mercado europeu e no Brasil. É produto de grande
perspectiva futura, haja vista, a crescente demanda destacadamente nos Estados
Unidos e Canadá. O OSB desponta no mercado com grande potencial devido à
diversidade de utilizações, dentre elas, a aplicação estrutural. A crescente
competitividade nas fábricas Norte Americanas de OSB impulsionam as inovações
do manejo florestal, principalmente pelo processamento de toras de pequenos
diâmetros.
Oriented Strand Board (OSB) tem sua origem nas chapas de waferbord. Estas são
constituídas, em escala menor com relação ao OSB, de partículas denominadas
flakeboards, distribuídas, quando em processo de fabricação, na formação do
colchão, de forma aleatória e são utilizadas estruturalmente.
O OSB é um painel de partículas longas de madeira orientadas, coladas com resina
à prova d’água prensada a quente. Foi desenvolvido para aplicações estruturais,
sendo considerado como uma segunda geração dos painéis WAFERBOARD. As
partículas da camada interna podem estar dispostas aleatoriamente ou
perpendicularmente em relação às camadas externas.
A EN 300 (Norma Européia) – VERSÃO PORTUGUESA (2002) define OSB como
aglomerado de partículas de madeira longas e orientadas. Caracteriza OSB por
placa composta de várias camadas constituídas por partículas longas de madeira,
de determinado formato e espessura, aglutinadas por uma mistura colante. As
partículas das camadas exteriores encontram-se alinhadas e dispostas
paralelamente ao comprimento ou à largura da placa. As lamelas da ou das
camadas interiores podem encontrar-se orientadas aleatoriamente ou alinhadas,
geralmente, na direção perpendicular à das partículas de madeira longas das
camadas exteriores.
8
O OSB é fabricado com lascas cruzadas orientadas perpendicularmente. As
partículas externas são dispostas e alinhadas paralelamente ao comprimento das
chapas. Devido a esta orientação das partículas, o OSB se torna um painel com
potencial estrutural.
Os painéis OSB são produtos utilizados para aplicações estruturais, como paredes,
forros, pisos, componentes de vigas estruturais, embalagens, etc., tendo em vista
suas características de resistência mecânica e boa estabilidade dimensional,
competindo diretamente com o mercado de compensados. A utilização dos painéis
OSB tem crescido significativamente e ocupado espaços, antes exclusivos aos
compensados, em virtude de fatores como: (1) redução da disponibilidade de toras
de boa qualidade para laminação; (2) o OSB pode ser produzido a partir de toras de
qualidade inferior e de espécies de baixo valor comercial; (3) a largura dos painéis
OSB é determinada pela tecnologia de produção e não em função do comprimento
das toras como no caso de compensados; (4) O desempenho do OSB é atualmente
reconhecido pelos grupos normativos, construtores e consumidores. Entretanto a
grande vantagem na produção de OSB, em relação aos produtos concorrentes, é no
grau de aproveitamento das toras, sendo que as perdas são mínimas e ocorrem nas
fases de geração e secagem das partículas na forma de finos.
O mercado nacional disponibiliza cinco variações do produto:
OSB Multiuso: Ideal para construção civil (tapumes, canteiros de obras, bandejas de
proteção e passarelas), embalagens, móveis e decorações.
OSB Home: próprio para o uso em construção seca, sendo usado nas paredes,
pisos e telhados. Recebe proteção contra cupim, garantido por 10 anos e é
identificado por receber selo 'TECO TESTED' em uma das faces - marca garantida
de que a produção segue os parâmetros de normas internacionais de resistência
físico-mecânica - e a borda é selada com tinta verde para maior proteção à umidade.
OSB lixado: pronto para uso, com superfície lixada e calibrada, podendo ser
revestido com lâminas de madeira natural, ou laminados plásticos de alta pressão.
9
OSB Home MF: é um painel com encaixes tipo macho-e-fêmea, próprio para
estruturar pisos e que admite qualquer tipo de revestimento. Sua finalidade é facilitar
a instalação de pisos, entrepisos e coberturas, agilizando essas etapas da obra.
OSB Tapume: painel com formato 1,22 x 2,20m. Formato adequado para o uso em
tapumes. (REMADE, 2015).
2 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO
Determinar as características mecânicas da chapa de OSB fabricada, e analisar
os resultas obtidos através dos ensaios de Flexão Estática (EN 310/2002),
perpendicular e paralela às partículas, para a Determinação do Módulo de
Elasticidade e Tração Perpendicular (EN 319/2002);
Determinar a adesão interna da chapa de OSB fabricada;
Determinar a densidade da chapa.
2.1 MATERIAIS PARA CARACTERIZAÇÃO
Os materiais usados para os ensaios mecânicos na chapa fabricada, foram
selecionados com base no material dado em aula, que está de acordo com as
normas europeias, que pede os seguintes materiais para a correta caracterização de
chapas:
Máquina de Ensaio de Tração Universal Emic.
10
Figura 1: Máquina de Tração Universal.
Balança semi-analítica;
Paquímetro digital;
Micrômetro digital;
Peças de corpos-de-prova da chapa fabricada de 50 mm de comprimento, 50
mm de largura para o ensaio de tração perpendicular;
Peças de corpos-de-prova da chapa fabricada com comprimento de 20 vezes
a espessura somado a 50 mm e 50 mm de largura para o ensaio de flexão
estática na direção paralela às partículas;
Peças de corpos-de-prova da chapa fabricada com comprimento de 20 vezes
a espessura somado a 50 mm e 50 mm de largura para o ensaio de flexão
estática na direção perpendicular às partículas;
2.1.1 PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO PERPENDICULAR
O ensaio de tração perpendicular tem o objetivo de definir a adesão interna em um
corpo-de-prova, conforme especificações da norma europeia (European Code), que
descreve as amostras com dimensões de 50 + 1 mm de aresta. Os lados dos
corpos-de-prova são colocados em suportes metálicos, que por tração são
colocados em direções opostas, de modo que o mesmo se rompa. A Equação 1 foi
utilizada para o cálculo da adesão interna.
Ai=Fmaxa∗b (1)
Onde: AI = adesão interna (N/mm²)
Fmax= força máxima (N)
a = comprimentos do corpo-de-prova (mm²)
b = largura do corpo-de-prova (mm²)
11
A Figura 2 mostra o corpo de prova já instalado nos suportes metálicos da máquina
universal.
Figura 2: Corpo de prova nos suportes metálicos da máquina universal
2.1.2 PROCEDIMENTOS PARA O ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA PARALELA E
PERPENDICULAR
Com o corpo de prova disposto paralelo ao sentido do comprimento, colocá-lo
corretamente na máquina universal. O comprimento do vão é 20*e(mm) + 50mm,
com comprimento mínimo, de modo que o dispositivo para aplicar a carga coincida
com o centro do corpo de prova.
Resetar o indicador da carga da máquina universal de ensaios e liga-la com
velocidade constante sendo que a ruptura do corpo de prova deve acontecer no
intervalo de 60±30 segundos.
12
Figura 3: Corpo de prova montado no dispositivo de ensaio de flexão estática
Anotar os valores obtidos, os valores de tensões na ruptura, deformações
convencionadas, módulos de elasticidade na fase final do ensaio (MOE), esses
valores são dados pelo sistema de aquisição de dados da máquina universal.
Repetir esses procedimentos para os corpos de prova com as partículas dispostas
perpendicularmente ao sentido do comprimento.
2.1.3 PROCEDIMENTOS PARA DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE
Determinar a densidade, fazendo a medição do comprimento e da largura, medindo
o corpo de prova duas vezes próximo à extremidade em cada uma dessas
dimensões, dessas duas medidas (comprimento e largura), fazer sua média.
Para medir a espessura do corpo de prova foi utilizado um micrometro e feita a
média de cinco medidas, sendo elas nas extremidades e no centro do corpo de
prova.
Após as medições serem realizadas, pesar o corpo de prova na balança semi-
analítica e obter o cálculo de densidade do mesmo.
13
ρ=mV (3)
Onde:
ρ = densidade do corpo de prova (g/cm³);
m = massa do corpo de prova (g);
V = volume, ou seja, média das medidas de comprimento x largura x espessura
(cm³)
3 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Os resultados da prática foram divididos conforme cada etapa da caracterização.
3.1 RESULTADOS PARA O ENSAIO DE TRAÇÃO PERPENDICULAR
O valor da resistência à tração perpendicular (TP) foi encontrado a partir dos valores
da área (S), da força máxima e com auxílio da expressão (2), os valores foram
colocados na Tabela 1 junto com as medidas de comprimento e largura.
Tabela 1: Valores relativos ao ensaio de tração perpendicularCorpo de
Prova
Largura
(mm)
Comprimento
(mm)
S
(mm²)
Força
máxima (N)
TP
(MPa)
CP1 50,00 50,00 2500,00 70,27 0,03
CP2 50,00 50,00 2500,00 161,48 0,06
CP3 50,00 50,00 2500,00 135,31 0,05
Observou-se que os corpos de prova não romperam no centro da espessura, isso é
explicado pela falta de uniformidade do adesivo.
3.2 RESULTADOS PARA O ENSAIO DE FLEXÃO ESTÁTICA
14
Pela máquina universal, foram obtidos os valores de tensão na ruptura, deformações
convencionadas e o módulo de elasticidade (MOE) e foram apresentados na Tabela
2 e Tabela 3 para os ensaios de flexão estática paralela e flexão estática
perpendicular, respectivamente.
Tabela 2: Valores relativos ao ensaio de flexão estática paralelaCorp
o de
Prova
S
(mm²)
Tensão na
ruptura (MPa)
Deformaçã
o a F10%
(mm)
Deformação
a F40%
(mm)
MOE
(MPa)
CP1 21,67 5,40 0,42 2,87 977,20
CP2 21,67 5,12 0,65 6,04 444,83
CP3 21,67 7,46 0,38 3,21 848,98
Média 757,00
Tabela 3: Valores relativos ao ensaio de flexão estática perpendicularCorp
o de
Prova
S
(mm²)
Tensão na
ruptura (MPa)
Deformaçã
o a F10%
(mm)
Deformação
a F40%
(mm)
MOE
(MPa)
CP1 21,67 7,43 0,40 4,01 663,21
CP2 21,67 10,58 0,39 2,34 1232,20
CP3 21,67 7,18 0,45 3,65 751,06
Média 882,16
3.3 RESULTADOS PARA A DETERMINAÇÃO DA DENSIDADE
O corpo de prova da dupla (CP4) foi pesado obtendo massa de 25,93 g e suas
medidas corpo estão na Tabela 4:
Tabela 4: Dimensões do corpo de provaMédia
Comprimento (mm) 50,67 50,66 50,665
Largura (mm) 49,73 49,67 49,70
Espessura (mm) 13,64 13,66 13,67 13,25 13,24 13,49
15
Volume (cm³) 33,98
Com esses valores foi possível comparar com os outros corpos de prova e obter
uma média colocada na Tabela 5.
Tabela 5: Densidades do corpo de prova 2 (CP2)Corpo de Prova Densidade (g/cm³)
CP1 0,850
CP2 0,759
CP3 0,740
CP4 0,763
Média 0,778
Os corpos de prova de 1 a 4 tiveram valores próximos isso mostra uniformidade de
densidade ao longo da chapa.
4 CONCLUSÃO
Observando a produção do OSB e tendo 0,763g/cm³ como densidade da chapa, o
painel se encaixa como de média densidade, quando realizados os ensaios de
flexão estática e de tração perpendicular não foram obtidos resultados satisfatórios
se comparados com os valores médios da norma. O valor médio da resistência à
tração perpendicular foi de 0,047 MPa, sendo que o valor, pela norma EN 310, para
a espessura entre 10 e 18mm é de 0,28 N/mm², ou seja, o valor ficou fora do
desejado. Já o valor do módulo de elasticidade foi de 757,00 N/mm², sendo que o
valor para a espessura entre 10 e 18mm é de 1200 N/mm², ou seja, também foi
diferente do esperado. Essas diferenças podem ser explicadas pelo processo de
prensagem, falta de temperatura, ou mesmo podem ser explicadas pela má
homogeneização do adesivo, água e aditivos junto às Partículas, como também pela
aplicação dos valores exatos das quantidades dos materiais encontrados nos
16
cálculos, foi desconsiderada a hipótese que uma pequena fração dos materiais seria
perdida na parede do recipiente de aplicação.
5 REFERÊNCIAS
IPT/SP e CETEMO/RS (Centro Tecnológico de Móveis). OSB OFERECE
RESISTENCIA PARA MULTIPLOS USOS. Disponível em: <
http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?
num=916&subject=Pain%E9is&title=OSB%20oferece%20resist%EAncia%20para
%20m%FAltiplos%20usos> Acesso em: 17 de novembro de 2015.
MENDES, Lourival Marin. PRODUÇÃO DE PAINEIS OSB. Disponível em: <
http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?num=637&subject=E
%20mais&title=Produ%E7%E3o%20de%20pain%E9is%20de%20OSB%20com
%20pinus> Acesso em: 17 de novembro de 2015.
MORALES, Elen Aparecida Martines, NASCIMENTO, Maria Fatima. CHAPAS DE
OSB COM USO DE MADEIRA NATIVA. Disponível em: <
http://www.remade.com.br/br/revistadamadeira_materia.php?
num=1511&subject=Pain%E9is-OSB&title=Chapas%20de%20OSB%20com%20uso
%20de%20%20madeiras%20nativas> Acesso em: 17 de novembro de 2015.