Performance of cross glued laminated wood panels made of eucalyptus, rubber tree and bamboo

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i8.17181

Keywords:

Engineered product; Resorcinol formaldehyde; Sustainability.

Abstract

The aim of this research was to evaluate the physical and mechanical properties of cross-glued laminated wood (MLCC) and cross-glued laminated bamboo (BLCC) panels. For the bonding of veneers of wood (Eucalyptus grandis and Hevea brasiliensis) and bamboo (Dendrocalamus giganteus) an adhesive based on resorcinol-formaldehyde (RF) was used in ratio 350 g.cm-2 per double line of glue. The slides were cold pressed under a pressure of 1MPa at room temperature for a period of 24 hours. Three species-based treatments were adopted: 1) eucalyptus lamellae; 2) rubber tree coverslips; 3) Bamboo Coverslips. Bulk density, moisture content, water absorption, static bending modulus of elasticity (MOE) and modulus of rupture (MOR) parallel and perpendicular and shear strength in the glue line were evaluated. The results of the chemical analysis indicated a higher content of extractives and lignin for eucalyptus. Bamboo had the highest density, differing significantly from the others. The rubber tree MLCC panels showed lower moisture content and higher water absorption rate. For the parallel MOE property, the rubber tree MLCC panels showed a higher mean value while the perpendicular MOR of the bamboo panels showed a higher mean value. For shear strength in the glue line, all evaluated treatments met the normative requirements of EN-314-2:1993. Among the species analyzed, bamboo is recommended, which has shown great potential for the manufacture of MLCC, in addition to representing a sustainable option for the future.

References

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2003). ABNT. NBR 11941 - Madeira: determinação da densidade básica. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2010). ABNT. NBR 7989 - Pasta celulósica e madeira: determinação de lignina insolúvel em ácido. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2012). ABNT. NBR ISO 12466-1 - Madeira compensada: qualidade de colagem - Parte 1 - Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2017). ABNT. NBR 13999 - Papel, cartão, pastas celulósicas e madeira: determinação do resíduo (cinza) após a incineração a 525 °C. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2010). ABNT. NBR 14853: Madeira: determinação do material solúvel em etanol-tolueno e em diclorometano e em acetona. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. ABNT. (1997). NBR 7190 - Projeto de estruturas de madeira. Rio de Janeiro, Brasil.

Associação Brasileira De Normas Técnicas. ABNT. (2011). NBR 9486 - Compensado: determinação de absorção de água. Rio de Janeiro, Brasil.

Alencar, J. B. M. & Moura, J. D. M. (2014). Qualidade da adesão da madeira de pinus e eucalipto para produção de painéis estruturais cross laminated timber (CLT). In Anais, 15 Encontro Nacional De Tecnologia Do Ambiente Construído (pp. 3388-3397). Maceió, ENTAC. https://doi.org/10.17012/entac2014.385

American Society for Testing and Materials. ASTM. (1995). D 143-94 - Standard methods of testing small clear specimens of timber. Philadelphia, EUA. https://www.astm.org/DATABASE.CART/HISTORICAL/D143-94.htm

American Society for Testing and Materials. ASTM. (2012). ANSI/APA PRG 320 - Standard for performance-rated cross-laminated timber. New York, EUA.

Baño, V., Godoy, D. & Vega, A. (2016). Experimental and numerical evaluation of cross-laminated timber (CLT) panels produced with pine timber from thinnings in Uruguay. In Anais, 8 World Conference on Timber Engineering. Vienna, WCTE. file:///D:/Downloads/WCTE_2016_BaoGodoyandVega.pdf.

Barbosa, J. C., Michelon, A. L. S., Araujo, V. A., Gava, M., Morales, E. A. M., Garcia, J. N., Lahr, F. A. R. & Christoforo, A. L. (2015). Medium density particleboard reinforced with bamboo laminas. BioResouces, 10 (1), 330-335. https://doi.org/DOI:10.15376/biores.10.1.330-335

Batista, D. C., Klitzke, R. J. & Santos, C. V. T. (2010). Densidade básica e retratibilidade da madeira de clones de três espécies de Eucalyptus. Ciências Florestais, 20 (4), 667-674. https://doi.org/10.5902/198050982425

Borges, L. M., Quirino, W. F. (2004). Higroscopicidade da madeira de Pinus caribaea var. hondurensis tratado termicamente. Revista Biomassa & Energia 1(2), 173-182.

Brito, F. M. S., Paes, J. B., Oliveira, J. T. D., Arantes, M. D. C. & Fantuzzi Neto, H. (2015). Caracterização anatômica e física do bambu gigante (Dendrocalamus giganteus Munro). Floresta & Ambiente, 22 (4), 559-566. https://doi.org/10.1590/2179-8087.033913

Brito, F. M. S., Paes, J. B., Oliveira, J. T. D., Arantes, M. D. C., Dudecki, L. (2018). Chemical characterization and biological resistance of thermally treated bamboo. Construction and Building Materials, 262, 120033. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120033

European Committee for Standardization. CEN (1993). EN 314-2 - Plywood - Bonding quality - Part 2: Requirements. Brussels, Belgium. https://apawood-europe.org/official-guidelines/european-standards/individual-standards/en-314-2/

Centro de Gestão e Estudos Estratégicos - CGEE. (2018). Economia do Bambu no Brasil: Tecnologia e Inovação na Cadeia Produtiva – Perspectivas e Desafios. Documento contendo o relatório técnico e analítico do seminário e da oficina de trabalho. Brasília, Brasil. Recuperado maio 10, 2018, de https://www.cgee.org.br/documents/10195/734063/3368_Nota+T%C3%A9cnica+Cadeia+Produtiva+do+Bambu.pdf/2118fc55-dd2e-4a0c-994c-55525879fd2b?version=1.0

Coradin, V. T. R., Camargos, J. A. A., Pastore, T. C. M. & Christo, A. G. (2010). Madeiras comerciais do Brasil: chave interativa de identificação baseada em caracteres gerais e macroscópicos = Brazilian commercial timbers: interactive identification key based on general and macroscopic features. Serviço Florestal Brasileiro, Laboratório de Produtos Florestais: Brasília.

Drumond, P. M. & Wiedman, G. (2017). Bambus no Brasil: da biologia à tecnologia. Rio de Janeiro: ICH.

Deutsches Institut Für Normung DIN. (1981). DIN 68705-3: Plywood: building-veneer plywood. (DIN). Berlin, Alemanha. https://infostore.saiglobal.com/en-us/Standards/DIN-68705-3-1981-456327_SAIG_DIN_DIN_1028106/

Ecker, T. W. P., Miotto, J. L. & Turmina, G. (2017). Painéis de madeira laminada colada cruzada para lajes: avaliação experimental mecânica sob diferentes níveis de consumo de adesivo. Ciência & Engenharia 26(1), 17-25. https://doi.org/10.14393/19834071.2017.38569

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. EMBRAPA. (2019). Transferência de tecnologia florestal. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. Colombo, PR. Recuperado fevereiro 22, 2019, de https://www.embrapa.br/florestas/transferencia-de-tecnologia/eucalipto/perguntas-e-respostas

Eufrade Júnior, H. J., Ohto, J. M., Silva, L. L., Palma, H. A. L. & Ballarin, A.W. B. (2015). Potential of rubberwood (Hevea brasiliensis) for structural use after the period of latex extraction: a case study in Brazil. Journal of Wood Science, 61(4), 384-390. https://doi.org/10.1007/s10086-015-1478-7

Faria, D. L., Santos, C. A.; Furtini, A. C. C., Mendes, L. M. & Guimarães Júnior, J. B. (2019a). Qualidade da madeira de Hevea brasiliensis visando a produção de celulose e papel. Agrarian Academy, 6(11), 303-314. https://doi.org/10.18677/Agrarian_Academy_2019a29

Faria, D. L., Ribeiro, L. P., Oliveira, K. M. & Guimarães Júnior, J. B. (2019b). Propriedades físicas e mecânicas de painéis de lâminas paralelas (PLP) produzidos com madeira de Hevea brasiliensis. Ciência da Madeira, 10(3), 247 254. https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v10n3p237-254

Forest Products Laboratory. (2010). Wood handbook – Wood as an engineering material. General Technical Report FPL-GTR-190. Madison, WI: U.S. https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/fplgtr/fpl_gtr190.pdf

Gallio, E., Schulz, H. R., Guerreiro, L., Cruz, N. D., Zanatta, P., Silva Júnior, M. A. P. & Gatto, D. A. (2020). Thermochemical behavior of Eucalyptus grandis wood exposed to termite attack. Maderas Ciencia y Tecnologia, 22(2), 157-166. http://dx.doi.org/10.4067/S0718-221X2020005000202

Giorgi, R. S. N., Quirino, V. A. & Meirelles, C. R. M. (2020). Contexto para a utilização da madeira como sistema estrutural em edifícios habitacionais/Context for the use of wood as a structural system in housing buildings. Brazilian Journal of Development, 6(3), 9760-9775. https://doi.org/10.34117/bjdv6n3-014

Huang, X., Li, F., Hoop, C., Jiang, Y., Xie, J. & Qi, J. (2018). Analysis of Bambusa rigida bamboo culms between internodes and nodes: Anatomical characteristics and physical–mechanical properties. Forest Products Journal, 68(2), 157-162. https://doi.org/10.13073/FPJ-D-17-00035

Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ). (2019). Relatório Anual 2019. https://iba.org/datafiles/publicacoes/relatorios/iba-relatorioanual2019.pdf

Indústria Brasileira de Árvores (IBÁ). (2020). Relatório Anual 2020. https://iba.org/datafiles/publicacoes/relatorios/relatorio-iba-2020.pdf

Iwakiri, S. (2005). Painéis de Madeira Reconstituída. Curitiba: FUPEF.

Iwakiri, S., Matos, J. L. M., Ferreira, E. S., Prata, J. G., Trianoski, R. 2012. Produção de Painéis Compensados Estruturais com Diferentes Composições de Lâminas de Eucalyptus Saligna e Pinus caribaea. Revista Árvore, 36(3). https://doi.org/10.1590/s0100-67622012000300019

Iwakiri, S., Trianoski, R., Weber, A. M., Bonfatti Jr, E. A., Pereira, G. F., Bueno, J. A., Cechin, L. & Raia, R. Z. (2017). Efeitos do tratamento de partículas e aceleradores de endurecimento na produção de painéis cimento-madeira de Hevea brasiliensis. Floresta, 47(3), 289-296. http://dx.doi.org/10.5380/rf.v47i3.51636

Kaboli, H., Clouston, P. L. & Lawrence, S. (2020). Feasibility of two northeastern species in three-layer ANSI-approved cross-laminated timber. Journal of Materials in Civil Engineering, 32(3), e04020006. https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0003058

Kazmierczak, S., Hillig, E. & Iwakiri, S. (2017). Painéis compensados fabricados com lâminas de três espécies de eucaliptos. Floresta e Ambiente, 24, e00111614. http://dx.doi.org/10.1590/2179-8087.111614

Lima, A. L., Shirasuna, R. T., Mena, L. E. H., Lipschhits, D. L., Pécora, A. A. B. & Bizzo, W. A. (2017). Potencial de produção sustentável a partir de bambus brasileiros: energia, biocombustíveis e matérias-primas. In: P. M. Drumond, G. Wiedman (Ed), Bambus no Brasil: da biologia à tecnologia (pp. 601-625). Rio de Janeiro: ICH.

Liu, Z., Fei, B., Jiang, Z., Cai, Z. & Liu, X. (2014). Important properties of bamboo pellets to be used as commercial solid fuel in China. Wood Science Technology, 48(5), 903–917. https://doi.org/10.1007/s00226-014-0648-x

Logsdon, N. B. & Calil Junior, C. (2002). Influência da umidade nas propriedades de resistência e rigidez da madeira. Cadernos de Engenharia de Estruturas 4(18), 77-107.

Lucena, R. C. (2017). Análise teórica de rigidez e resistência à flexão de painéis de madeira lamelada colada cruzada. 2017, 74p. (Trabalho de conclusão de curso). Engenharia Civil. Universidade de Santa Catarina. Florianópolis, SC. Brasil. https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182249

Mallo, M. F. L. & Espinoza, O. (2015). Conscientização, percepções e vontade de adotar a madeira laminada cruzada pela comunidade de arquitetura nos Estados Unidos. Journal of Cleaner Production, 94, 198-210. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.01.090

Marinho, N. P., Nisgoski, S., Klock, U., Andrade, A. S. & Muñiz, G. I. B. (2012). Análise química do bambu-gigante (Dendrocalamus giganteus wall. ex munro) em diferentes idades. Ciência Florestal, 22(2), 417-422. http://dx.doi.org/10.5902/198050985749

Melo, R. R., Stangerlin, D. M., Sousa, A. P., Cademartori, P. H. G. & Schneid, E. (2015). Propriedades físico-mecânicas de painéis aglomerados madeira-bambu. Ciência Rural, 45(1), 35-42. https://doi.org/10.1590/0103-8478cr20120970

Morais, W. W. C., Haselein, C. R., Susin, F., Vivian, M. A. & Souza, J. T. (2018). Uso de Bambusa tuldoides e Eucalyptus grandis para confecção de painéis aglomerados. Ciência Florestal, 28(2), 746-757. http://dx.doi.org/10.5902/1980509832088

Nascimento, A. M., Garcia, R. A., Della Lucia, R. M. (2013). Qualidade de adesão de juntas coladas de diferentes espécies comerciais de madeira. Cerne 19(4), 593-601. https://doi.org/10.1590/S0104-77602013000400009

Paes, J. B., Oliveira, A. K. F., Oliveira, E., Lima, C. R. (2009). Caracterização físico-mecânica do laminado colado de bambu (Dendrocalamus giganteus). Ciência Florestal, 19(1), 41-51. https://doi.org/10.5902/19805098418

Parra-Serrano, L. J., Piva, M. E. M., Cerchiari, A. M. F., Lima, I. L. & Garcia, J. N. (2018). Use of Hevea brasiliensis Rubberwood for Glulam Beam Production. Floresta e Ambiente, 25(2), e038616. https://doi.org/10.1590/2179-8087.038616

Pereira, M. C. M. (2014). Metodologia para estudo da caracterização estrutural de painéis de madeira laminada colada cruzada. 2014, 107p. (Dissertação de Mestrado). Ciência e engenharia de materiais. Universidade de São Paulo, São Paulo, SP. Brasil. https://doi.org/10.11606/D.18.2015.tde-07052015-084252

Pinto, E. M., Machado, G.O., Felipetto, R. P. F., Christoforo, A. L., Lahr, F. A. R. & Calil Júnior, C. (2016). Thermal Degradation and Charring Rate of Corymbia Citriodora and Eucalyptus Grandis Wood Species. The Open Construction and Building Technology Journal, 10 (Suppl 3), 450-456. http://dx.doi.org/10.2174/1874836801610010450

Ramos, L. M. A., Latorraca, J. V. F., Castor Neto, T. C., Martins, L. S. & Severo, E. T. D. (2016). Anatomical characterization of tension wood in Hevea brasiliensis (Willd. ex A. Juss.) Mull. Arg. Revista Árvore, 40(6), 1099-1107. http://dx.doi.org/10.1590/0100-67622016000600016

Riyaphan, J., Phumichai, T., Neimsuwan, T., Witayakran, S., Sungsing, K., Kaveeta, R. & Phumichai, C. (2015). Variability in chemical and mechanical properties of Pará rubber (Hevea brasiliensis) trees. Science Asia, 41(4), 251-258. http://dx.doi.org/10.2306/scienceasia1513-1874.2015.41.251

Rosa, R. A., Paes, J. B., Segundinho, P. G. A., Vidaurre, G. B. & Oliveira, A. K. F. (2016). Influências da espécie, tratamento preservativo e adesivos nas propriedades físicas do bambu laminado colado. Ciência Florestal, 26(3), 913-924. https://doi.org/10.5902/1980509824220

Segundinho, P. G. A., Silva, A. C., Gonçalves, F. G. & Regazzi, A. J. (2018). Caracterização da madeira laminada colada de Eucalyptus sp. produzida com adesivos resorcinol-fenol-formaldeído e poliuretano. Ciência da Madeira, 9(2), 123-133. https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v9n2p123-133

Silva, A. G., Costa, E., Binotti, F. F. S. & Scaloppi Júnior, E. J. (2018). A profundidade da semeadura afeta a velocidade da emergência de Hevea brasiliensis. Revista Ciência Agrícola, 6(3), 51-55. https://doi.org/10.28998/rca.v16i3.4146

Silveira, L. H. C., Rezende, A.V. & Vale, A. T. (2013). Teor de umidade e densidade básica da madeira de nove espécies comerciais amazônicas. Acta Amazonica, 43(2), 79-184. https://doi.org/10.1590/S0044-59672013000200007

Soares, S. S., Guimarães Júnior, J. B., Mendes, L. M., Mendes, R. F., Protásio, T. P. & Lisboa, F. J. N. (2017). Valorização do bagaço de cana-de-açúcar na produção de painéis aglomerados de baixa densidade. Ciência da Madeira, 8(2), 64-73. https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v8n2p64-73

Published

13/07/2021

How to Cite

GARCIA, H. V. S.; FURTINI , A. C. C.; BRITO, F. M. S. .; SANTOS, C. A. dos .; RIBEIRO, D. A. .; GUIMARÃES JÚNIOR , J. B.; MENDES, L. M. . Performance of cross glued laminated wood panels made of eucalyptus, rubber tree and bamboo. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 8, p. e33210817181, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i8.17181. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/17181. Acesso em: 26 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings