Infusão a vácuo para determinação de permeabilidade da madeira e produção de laminados

Abstract

O processo de infusão a vácuo é uma técnica promissora que pode trazer diversas vantagens em comparação aos métodos convencionais de manufatura de laminados de madeira. Esta técnica envolve a impregnação de resinas nas lâminas de madeira por meio de vácuo ao mesmo tempo em que há a criação de uma interface, o que resulta em laminados de elevado desempenho físico e mecânico. O método utiliza uma bolsa de vácuo selada sobre o material fibroso, com entrada e saída de vácuo, sendo aplicável em qualquer superfície plana. Foram selecionadas seis espécies de madeira e três fluidos diferentes para o estudo de permeabilidade. Após avaliações preliminares de características morfológicas, químicas, densidade, porosidade, ângulo de contato e pressão capilar, foram escolhidas três madeiras e dois fluidos para as medições de permeabilidade. A madeira de Ochroma pyramidale apresentou a permeabilidade mais alta, com valor de 0,45-7,49 × 10-11 m2. O processo mostrou-se confiável na determinação da permeabilidade da madeira em comparação com os métodos comumente utilizados na literatura. A partir da madeira mais permeável, foram fabricados laminados unidirecionais usando juta como promotor de fluxo. Os laminados foram avaliados quanto à densidade, absorção de água e resistência em testes de tração, compressão, flexão e short beam. Os laminados bicomponentes (madeira/poliéster) apresentaram baixo desempenho mecânico devido à insuficiente impregnação da resina, conforme observado na análise morfológica. No entanto, a inserção de tecidos de juta intermediários aumentou a densidade, resistência interlaminar, módulo de flexão e tração, atribuídos à maior quantidade de resina impregnada entre as camadas de juta. Por fim, foi fabricado um novo laminado usando uma madeira de permeabilidade intermediária (Pinus elliottii) com mantas de vidro, resultando em laminados híbridos de madeira-juta-vidro. Diversas análises de caracterização foram realizadas, como densidade aparente, compressão, flexão longitudinal e transversal, resistência interlaminar, morfologia e absorção de água. Os laminados com maior número de camadas de vidro apresentaram maior densidade, propriedades mecânicas longitudinais e transversais mais próximas e menor absorção de água. A interface madeira-vidro mostrou melhor resistência interlaminar em comparação com a madeira-juta. Os laminados com mantas de vidro como faces apresentaram propriedades de flexão mais elevadas. Em resumo, o método de infusão a vácuo demonstrou ser viável para medir a permeabilidade da madeira e fabricar laminados unidirecionais.

The vacuum infusion process is a promising technique that can bring several advantages compared to conventional methods for manufacturing wood laminates. This technique involves the impregnation of resins into wood veneers through vacuum while simultaneously creating an interface, resulting in laminates with high physical and mechanical performance. The method utilizes a vacuum-sealed bag over the fibrous material, with vacuum inlet and outlet, and can be applied to any flat surface. Six wood species and three different fluids were selected for the permeability study. After preliminary evaluations of morphological, chemical, density, porosity, contact angle, and capillary pressure characteristics, three woods and two fluids were chosen for permeability measurements. Ochroma pyramidale wood showed the highest permeability, with a value of 0.45-7.49 × 10-11 m2. The process proved to be reliable in determining the permeability of wood compared to commonly used methods in literature. From the most permeable wood, unidirectional laminates were manufactured using jute as a flow promoter. The laminates were evaluated for density, water absorption and strength in tensile, compression, flexural and short beam tests. The bicomponent laminates (wood/polyester) presented low mechanical performance due to insufficient resin impregnation, as observed in the morphological analysis. However, the insertion of intermediate jute fabrics increased the density, interlaminar strength, flexural and tensile modulus, attributed to the greater amount of resin impregnated between the jute layers. Finally, a novel laminate was manufactured using a wood of intermediate permeability (Pinus elliottii) with glass mats, resulting in hybrid woodjute-glass laminates. Several characterization analyses were performed, such as bulk density, compression, longitudinal and transverse bending, interlaminar strength, morphology and water absorption. The wood-glass interface showed better interlaminar strength compared to wood-jute. The laminates with glass mats as faces showed higher flexural properties. In brief, the vacuum infusion method proved to be feasible for measuring wood permeability and fabricating unidirectional laminates.