Estimativas das propriedades de compostos LVL produzidos com paricá (Schizolobium amazonicum Huber ex Ducke) por meio de stress wave

Foram avaliadas as propriedades físicas e mecânicas de compósitos LVL produzidos com a madeira de paricá (Schizolobium amazonicum Huber ex. Ducke), por meio de Stress Wave Timer. Os compósitos foram confeccionados em laboratório, dos quais foram retiradas amostras, que foram inicialmente destinadas à realização dos ensaios não destrutivos. Todas as amostras, com dimensões de 2,2 × 2,2 × 40 cm, foram ensaiadas, não destrutivamente, com a propagação de ondas nos sentidos flatwise e edgewise. Em sequência, as mesmas amostras foram destinadas à confecção de subamostras, para realização dos ensaios destrutivos, físicos (absorção de água, inchamento em espessura e inchamento residual) e mecânicos (resistência e rigidez à flexão estática flatwise; resistência e rigidez à flexão estática edgewise; resistência à compressão paralela e resistência ao cisalhamento paralelo e perpendicular). A velocidade de propagação das ondas (V0) e o módulo de elasticidade dinâmico (Emd), obtidos com o auxílio do Stress Wave, foram utilizados para elaboração de modelos de predição das propriedades avaliadas. Os resultados indicaram que o Stress Wave Timer apresenta resultados satisfatórios para predição das propriedades mecânicas de compósitos LVL. Com relação às propriedades físicas, embora tenham sido verificados modelos com ajustes significativos, constatou-se limitação dessa ferramenta para predição desses parâmetros. Contudo, considerando ambas as propriedades, físicas e mecânicas, os melhores ajustes foram observados em amostras ensaiadas com a propagação de ondas no sentido edgewise e com o uso da variável independente Emd.

EFEITO DA ADIÇÃO DE RESÍDUOS DE PODA DA ERVA-MATE EM PAINÉIS AGLOMERADOS

O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade técnica da utilização de resíduos da poda de erva-mate na produção de painéis aglomerados. Foram produzidos painéis de aglomerados nas seguintes composições: 100% de pinus (T1), 100% de resíduos de erva-mate com casca (T2), 100% de resíduos de erva-mate sem casca (T3), 50% de pinus com 50% de resíduos de erva-mate com casca (T4) e 50% de pinus com 50% de resíduos de erva-mate sem casca (T5). Os painéis foram produzidos com o adesivo ureia-formaldeído a um teor de 8%, com ciclo de prensagem de 8 min, a 170 ºC e 30 kgf.cm-2. Os painéis produzidos com os resíduos de erva-mate apresentaram menor umidade de equilíbrio higroscópico (UEH), assim como menor absorção de água após 24 h de imersão (AA 24 h). Não houve diferença estatística entre os tratamentos quanto às propriedades de compressão, arrancamento de parafusos, dureza Janka e ligação interna. Os painéis produzidos com resíduos de erva-mate, assim como as misturas deles com partículas de pinus, apresentaram valores de módulo de ruptura à flexão estática inferiores aos estipulados pela norma brasileira NBR 14810-2 (ABNT, 2002). Como não atenderam a um dos requisitos mínimos, painéis produzidos com resíduos de erva-mate não devem ser utilizados em substituição aos painéis de madeira aglomerada.

ANÁLISE DA DEFORMAÇÃO RESIDUAL LONGITUDINAL E SUA RELAÇÃO COM PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DA MADEIRA DE ACÁCIA-NEGRA

RESUMOA madeira de acácia-negra tem sido utilizada em nichos que conferem pouco valor agregado à esse material. Diante disso, este trabalho teve como objetivo analisar as deformações residuais longitudinais (DRL) e suas relações com propriedades da madeira de Acacia mearnsii. Para tanto, foram selecionadas 60 árvores em plantios com idades distintas (4 e 7 anos) no Município de Piratini, RS. As características de crescimento avaliadas consistiram em diâmetro à altura do peito (1,3 m; DAP), espessura de casca (EP) e altura comercial (h). As propriedades físicas avaliadas massa específica básica (ρ) e teorde umidade à base seca (Tu). Já o tempo de propagação de onda ultrassonora foi determinado em conformidade com o procedimento NBR 15521. As propriedades mecânicas foram o módulo de elasticidade dinâmico (Ed), bem como as propriedades descritas no procedimento normativo D143-94, através dos ensaios de flexão estática, compressão paralela às fibras e Dureza Janka. ADRLesuas relações com as propriedades da madeira mostraram-se semelhantes aos resultados encontrados na literatura para a madeira de espécies do gênero Eucalyptus. No entanto, em magnitude, tais níveis se mostraram sensivelmente menores, conferindo à madeira de acácia-negra no que se refere a esse parâmetro de qualidade, indicação para a confecção de produtos sólidos.

AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES DE PAINÉIS COMPENSADOS DE Melia azedarach L. PRODUZIDOS COM DIFERENTES GRAMATURAS E TEMPOS DE PRENSAGEM

RESUMOO Brasil é um grande produtor de painéis compensados, suas florestas de Pinus são as mais utilizadas nesse processo e grande parte dessa produção é destinada à indústria moveleira. Muitas espécies têm sido introduzidas no país para essa e outras finalidades, entre elas a Melia azedarach, que ainda requer diversos estudos tecnológicos para a melhor utilização de sua madeira. Nesse contexto, o objetivo desta pesquisa foi avaliar a viabilidade de utilização da Melia azedarach para a produção de painéis compensados e o efeito da gramatura de adesivo e do tempo de prensagem sobre as propriedades dos painéis. Foram utilizadas cinco árvores provenientes de um plantio experimental localizado em Corupá, SC, das quais foram obtidas amostras para determinação da densidade básica (COPANT 461/1972) e das propriedades químicas (TAPPI 204, 1997; 207, 1999; 280, 1999; 212, 2002; 252, 2002), bem como para a obtenção das lâminas. Os painéis foram produzidos com dimensões de 500 mm x 500 mm x 10 mm (cinco lâminas), segundo um delineamento em arranjo fatorial (3x2) com três gramaturas (320 g/m2,360g/m2 e 400 g/m2) e dois tempos de prensagem (8 e 10 min), adesivo ureia-formaldeído, pressão específica de 1 MPa e temperatura de 110 °C. As propriedades dos painéis foram avaliadas a partir do ensaio de flexão estática (EN:310:2002) e resistência da linha de cola ao cisalhamento (EN 3141:2004 e EN 314-2:2002). Os resultados indicaram diferença estatística significativa dos efeitos principais: a gramatura e tempo de prensagem apenas no módulo de elasticidade no sentido perpendicular e a inexistência de diferença estatística significativa entre as médias a partir da interação dessas duas variáveis de resposta. Concluiu-se que a espécie apresenta viabilidade técnica para a produção de painéis compensados, podendo maximizar a produtividade e minimizar os custos de produção, por meio da utilização da menor gramatura de adesivo e do menor tempo de prensagem.

AVALIAÇÃO DE PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE MADEIRAS DE JATOBÁ (Hymenaea stilbocarpa Hayne) COM DIFERENTES TEORES DE UMIDADE E EXTRAÍDAS DE REGIÕES DISTINTAS1

RESUMO Este trabalho objetivou investigar a influência das regiões de extração (Municípios de Caracaraí e Bonfim, Sul de Roraima; Município de Alta Floresta, Norte de Mato Grosso) da madeira da espécie jatobá (Hymenaea stilbocarpa). Também, foi avaliada a influência do teor de umidade (madeira saturada e a 12%) em 15 propriedades físicas e mecânicas de interesse. Ao todo, foram preparados e ensaiados, segundo as prescrições da Norma Brasileira ABNT NR 7190 (1997), 840 corpos de prova. Os resultados da análise de variância (a 5% de significância) revelaram que a região de extração dos corpos de prova não foi significativa nas propriedades físicas e mecânicas avaliadas, pois foram obtidos valores equivalentes, independentemente da origem, aspecto altamente interessante à medida que nem sempre é possível identificar a região de onde provém a madeira tropical. Essa importância é ainda maior no caso do emprego da madeira como elemento, cujos valores de referência se encontram apontados nos anexos do referido documento normativo. Com relação ao teor de umidade, foi observada diferença significativa em oito das 15 propriedades avaliadas. A condição de 12% de teor de umidade apresentou valores médios superiores à condição saturada nas propriedades de resistência na compressão paralela (37%), resistência na tração paralela (29%) e cisalhamento (36%) na direção paralela às fibras; módulo de resistência na flexão (26%), módulo de elasticidade na compressão paralela (9%) e 200 direções paralelas (35%) e normal (28%) às fibras; e inferior na densidade aparente.

Avaliação do módulo de elasticidade da madeira com uso de método não-destrutivo de vibração transversal

Numerosas pesquisas têm estudado os métodos não-destrutivos de avaliação de materiais e sua aplicação àqueles de matrizes complexas, como é o caso da madeira. Um dos primeiros métodos não-destrutivos investigados para aplicação nesses casos foi o da vibração transversal. Apesar de sua concepção simples, e a despeito dos grandes avanços obtidos nessa área com outros métodos, como, por exemplo, o ultra-som, o método de vibração transversal para a determinação do módulo de elasticidade da madeira revela-se como de grande potencial de aplicação, sobretudo pela precisão do modelo matemático a ele associado e pela possibilidade de sua aplicação a peças de dimensões estruturais (in-grade testing). Neste trabalho, apresenta-se o uso desse método na determinação do módulo de elasticidade de três espécies de eucalipto. Foram ensaiados não-destrutivamente e por ensaios mecânicos convencionais de flexão corpos-de-prova de 2 cm x 2 cm x 46 cm de E. grandis, E. saligna e E. citriodora. Os ensaios não-destrutivos foram conduzidos com uso do sistema BING - Beam Identification by Non-destructive Grading, que permite a análise das vibrações do material nos domínios do tempo e da freqüência. Os resultados obtidos revelaram boa correlação entre os dois tipos de ensaios empregados, justificando o início dos ensaios com peças de dimensões estruturais, para a viabilização da técnica nas práticas de classificação estrutural.

Rigidez do papelão ondulado: comparação entre resultados experimentais e os obtidos por cálculo analítico

Embalagens de papelão ondulado para produtos hortícolas têm como função principal a proteção do produto. O dimensionamento de uma embalagem de papelão requer o conhecimento da rigidez à flexão, que depende dos módulos de elasticidade dos elementos que o constituem. Este trabalho teve por objetivo calcular, a partir da caracterização física do papelão em laboratório, o módulo de elasticidade por diferentes métodos, comparando os resultados com os valores obtidos experimentalmente. Dez corpos de prova de cada um dos papéis selecionados para este estudo foram testados na direção de fabricação e na direção transversal. A resistência à tração dos papéis, capa e miolo, utilizada para calcular a rigidez, foi determinada em máquina universal de ensaios. Para a obtenção da rigidez à flexão, foi realizado o teste de quatro pontos. Foi observada expressiva variação entre os métodos pelos quais se obtêm os módulos de elasticidade que reflete nos valores de rigidez da estrutura. Os valores de rigidez obtidos experimentalmente foram sempre superiores aos valores obtidos por cálculos analíticos. Essa diferença pode ser atribuída a dois fatores conjugados: o processo de fabricação que confere maior rigidez do que os componentes isoladamente, e o outro componente é a adição de camada adesiva que não é levada em consideração nos cálculos analíticos.

Durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento modificado por polímero

A durabilidade de compósito biomassa vegetal-cimento é um dos fatores mais importantes para a colocação desse material no mercado consumidor. A utilização de polímeros em concreto e argamassa, com o objetivo de melhorar sua durabilidade, é cada vez mais freqüente. Este estudo visou à caracterização de propriedades físicas e mecânicas de compósito biomassa vegetal-cimento modificado com polímeros e a análise da durabilidade desse compósito. Foi testado um polímero de base acrílica em compósitos produzidos com resíduo de Pinus caribaea. Foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado, por meio de ciclos de molhamento e secagem, por imersão em água quente e ensaio de envelhecimento natural. As propriedades físicas do compósito avaliadas foram a massa específica aparente e a absorção total de água por imersão. As propriedades mecânicas foram determinadas por meio de ensaios de resistência à tração na flexão, analisando-se a tensão e a energia de ruptura. Os corpos-de-prova foram extraídos de placas executadas por simples prensagem. Ensaios de microscopia eletrônica de varredura foram utilizados para observar o estado da fibra e da matriz após os processos de envelhecimento. O uso de polímero melhorou o desempenho mecânico do compósito nas primeiras idades e também promoveu significativa redução da capacidade de absorção de água, demonstrando que o uso desse material pode vir a melhorar a durabilidade desses compósitos, uma vez que reduziu sensivelmente sua capacidade de absorção.

Studies in offset ink setting

The offset printing process is complex and involves the meeting of two essentially complex materials, printing ink and paper, upon which the final product is formed. It can therefore be expected that a multitude of chemical and physical interactions and mechanisms take place at the ink-paper interface. Interactions between ink and paper are of interest to both the papermakers and ink producers, as they wish to achieve better quality in the final product. The objective of this work is to clarify the combined influence of paper coating structure, printing ink and fountain solution on ink setting and the problems related to ink setting. A further aim is to identify the mechanisms that influence ink setting problems, and to be able to counteract them by changing properties of the coating layer or by changing the properties of the ink. The work carried out for this thesis included use of many techniques ranging from standard paper and printability tests to advanced optical techniques for detection of ink filaments during ink levelling. Modern imaging methods were applied for assessment of ink filament remain sizes and distribution of ink components inside pigment coating layers. Gravimetric filtration method and assessment of print rub using Ink-Surface-Interaction-Tester (ISIT) were utilized to study the influence of ink properties on ink setting. The chemical interactions were observed with the help of modified thin layer chromatography and contact angle measurements using both conventional and high speed imaging. The results of the papers in this thesis link the press operational parameters to filament sizes and show the influence of these parameters to filament size distribution. The relative importance between the press operation parameters was shown to vary. The size distribution of filaments is important in predicting the ink setting behaviour, which was highlighted by the dynamic gloss and ink setting studies. Prediction of ink setting behaviour was also further improved by use of separate permeability factors for different ink types in connection to filtration equations. The roles of ink components were studied in connection to ink absorption and mechanism of print rub. Total solids content and ratio of linseed oil to mineral oil were found to determine the degree of print rub on coated papers. Wax addition improved print rub resistance, but would not decrease print rub as much as lowering the total solids content in the ink. Linseed oil was shown to absorb into pigment coating pores by mechanism of adsorption to pore walls, which highlights the need for sufficient pore surface area for improved chromatographic separation of ink components. These results should help press operators, suppliers of printing presses, papermakers and suppliers to papermakers, to better understand the material and operating conditions of the press as it relates to various print quality issues. Even though paper is in competition with electronic media, high quality printed products are still in demand. The results should provide useful information for this segment of the industry.

Packaging inks for folding cartons used in food packaging

This thesis examined packaging inks suitable for folding cartons used in food packaging. The recent cases of compounds migrating from packaging inks into packed food, have forced the packaging ink manufacturers to develop inks that do not include substances at a level, that may pose a risk to the health of a consumer or to the quality of packed food. Food packaging is a sensitive area and subject to extensive legislation. This research presents the current situation on regulatory documents that can be used to demonstrate the safety of packaging inks used in food packaging. In the research, data was also collected on the available packaging inks for food packaging in packaging ink market. Test printing was performed with five printing inks and three varnishes on Ensocoat board, produced by Stora Enso. Tests results regarding print quality, runnability, sensory properties and migration were analysed. The packaging inks with the finest performance in the tests were ultra violet curing printing ink and varnish. The results showed that ultra violet curing printing technology in food contact applications is an important research area, with further research possibly being able to redeem the UV technologies' bad reputation within the packaging supply chain.

Efeito da adição de cinza da casca de arroz em misturas cimento-casca de arroz

A casca de arroz e sua cinza são abundantes e renováveis, podendo ser empregadas na obtenção de materiais de construção alternativos. O aumento do consumo desses resíduos poderia ajudar a minimizar os problemas ambientais provenientes da sua eliminação inadequada. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a utilização de cinzas como carga mineral (filler). Todavia, a casca de arroz interferiu quimicamente no comportamento das misturas à base de cimento. Assim, diferentes misturas cimento-casca de arroz, com e sem adição de cinzas, foram avaliadas, a fim de destacar a influência de seus componentes (casca; cinza) que, de outra forma, poderiam ser excluídas ou subestimadas. Amostras cilíndricas (teste de compressão simples e de tração por compressão diametral) e amostras extraídas das placas prensadas (teste de flexão e compressão paralela à superfície) foram usadas para avaliar o comportamento das misturas e dos componentes casca e cinza. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram, em geral, que não houve diferença estatística entre as misturas, as quais estão associadas ao efeito químico supressivo da cinza da casca de arroz. A mistura da casca de arroz de 10 mm com o acréscimo de 35% das cinzas destaca-se por permitir o mais elevado consumo de casca e cinzas, reduzir 25% no consumo de cimento e permitir o confinamento (sem emissões para a atmosfera) de cerca de 1,9 tonelada de CO2 por tonelada de cimento consumido, contribuindo, assim, para a redução da emissão de CO2, o que pode incentivar construções rurais sob o ponto de vista ecológico.

Cola à base de PVA e argamassa de solo-cimento como alternativas para o assentamento de alvenaria de tijolos maciços de solo-cimento

Neste trabalho, foi analisada a viabilidade de emprego de cola à base de PVA e argamassa de solo-cimento no assentamento de paredes de alvenaria de tijolos maciços de solo-cimento, em substituição à argamassa usual (cimento, cal e areia). Pequenos prismas, executados com quatro tijolos maciços de solo-cimento e assentados com as argamassas e a cola de PVA, foram ensaiados à compressão e à flexão. Os resultados dos ensaios dos prismas executados com a argamassa de assentamento usual foram tomados como padrão esperado de comportamento para os outros prismas executados com argamassa de solo-cimento e com cola de PVA. Os resultados obtidos nos ensaios dos prismas indicaram que tanto cola à base de PVA quanto argamassa de solo-cimento podem ser empregadas, satisfatoriamente, no assentamento de painéis de alvenaria de tijolos maciços de solo-cimento.

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Printed low-voltage organic transistors on plastics and paper

The main advantage of organic electronics over the more widespread inorganic counterparts lies not in the electrical performance, but rather in the solution processability that opens up for low-cost flexible electronics (e.g. displays, sensors and smart tags) fabricated by using printing techniques. Replacing the commonly used laboratory-scale fabrication techniques with mass-printing techniques is, however, truly challenging, especially when low-voltage operation is required. In this thesis it is, nevertheless, demonstrated that low-voltage organic transistors can be fully printed with a similar performance to that of transistors made by laboratory scale techniques. The use of an ion-modulated type of organic field effect transistor (OFET) not only enabled low-voltage operation and printability, but was also found to result in low sensitivity to the surface roughness of the substrate. This allows not only the use of low-cost plastic substrates, but even the use of paper as a substrate. However, while absorption into the porous paper surface is advantageous in a graphical printing process, by reducing the spreading and the coffee-stain effect and by improving the adhesion, it provides great challenges when applying thin electrically active layers. In spite of these difficulties we were able to demonstrate the first low-voltage OFET to be fabricated on paper. We have also shown that low-cost incandescent lamps can be used for sintering printed metal-nanoparticles, and that the process was especially suitable on paper and compatible with a roll-to-roll manufacturing process.

Thermal Stress in a Roll-to-Roll Printed Electronics Substrate

The Roll-to-Roll process makes it possible to print electronic products continuously onto a uniform substrate. Printing components on flexible surfaces can bring down the costs of simple electronic devices such as RFID tags, antennas and transistors. The possibility of quickly printing flexible electronic components opens up a wide array of novel products previously too expensive to produce on a large scale. Several different printing methods can be used in Roll-to-Roll printing, such as gravure, spray, offset, flexographic and others. Most of the methods can also be mixed in one production line. Most of them still require years of research to reach a significant commercial level. The research for this thesis was carried out at the Konkuk University Flexible Display Research Center (KU-FDRC) in Seoul, Korea. A system using Roll-to-Roll printing requires that the motion of the web can be controlled in every direction in order to align different layers of ink properly. Between printers the ink is dried with hot air. The effects of thermal expansion on the tension of the web are studied in this work, and a mathematical model was constructed on Matlab and Simulink. Simulations and experiments lead to the conclusion that the thermal expansion of the web has a great influence on the tension of the web. Also, experimental evidence was gained that the particular printing machine used for these experiments at KU-FDRC may have a problem in controlling the speeds of the cylinders which pull the web.