Efeito do envelhecimento e da rugosidade nas propriedades da superfície e na aderência do verniz em madeiras de eucalipto

Abstract

O objetivo geral deste estudo foi avaliar o efeito do envelhecimento e da rugosidade superficial na molhabilidade, na energia superficial e na aderência do verniz em madeiras de eucalipto. Os objetivos específicos foram: (1) avaliar o efeito do tempo de envelhecimento na alteração da cor e na inativação da superfície e suas correlações; (2) avaliar o efeito do tempo de envelhecimento da superfície após usinagem no desempenho do verniz e sua correlação com a molhabilidade; e (3) avaliar o efeito das operações de usinagem (lixamento e aplainamento) na rugosidade 3D, na molhabilidade, na energia superficial e na aderência do verniz em madeiras de eucalipto. Para atender esses objetivos, a tese foi dividida em três capítulos. No primeiro capítulo, foram realizadas medições de cor e ângulo de contato para sete espécies de eucalipto (Corymbia citriodora, Eucalyptus camaldulensis, Eucalyptus pellita, Eucalyptus robusta, Eucalyptus saligna, Eucalyptus urophylla e Eucalyptus grandis) na superfície fresca (recémusinada) e envelhecida após 7, 14, 21 e 28 dias. As análises colorimétricas foram realizadas no espaço de cor L*a*b* CIE 1976 e o ângulo de contato determinado pelo analisador de formato da gota DSA 100 no modo estático. No segundo capítulo, foram estudadas as madeiras de Corymbia citriodora, Eucalyptus camaldulensis e Eucalyptus pellita. Análises de ângulo de contato e testes de adesão de um verniz à base de água foram realizados na superfície fresca (recém-usinada) e envelhecida após 4, 8, 24 e 48 h de aplainamento. No terceiro capítulo, foram avaliados os parâmetros de rugosidade 3D, a molhabilidade, a energia superficial e a adesão do verniz nas superfícies lixadas e aplainadas das madeiras de Eucalyptus robusta e Eucalyptus grandis. A rugosidade foi avaliada pelo método 3D com o rugosímetro óptico de luz branca MicroMeasure CHR 150. O ângulo de contato e a energia superficial foram determinadas pelo goniômetro de imagem FTÅ D200. A energia superficial foi calculada pela teoria ácido-base de Lifshitz-van der Waals/Lewis utilizando três diferentes líquidos: água destilada, formamida e diiodometano. A adesão do revestimento (verniz à base de água) na madeira foi determinada pelo teste de resistência a tração (pull-off). Os resultados do primeiro capítulo permitiram classificar as madeiras em três classes de densidade: muito alta, alta e baixa; e dois grupos de cor: amareladas e avermelhadas. O armazenamento das madeiras de eucalipto causou o escurecimento (menor luminosidade – L*) e o aumento de cromaticidade na superfície. O tempo de acondicionamento aumentou o ângulo de contato indicando que as superfícies tornaram-se mais hidrofóbicas. As variáveis L*, a*, b* e C*ab tiveram maior impacto na molhabilidade da superfície que a densidade. Os resultados do segundo capítulo mostraram redução na molhabilidade da superfície e perda de adesão com o aumento do tempo de envelhecimento. A perda de adesão ocorreu, geralmente, logo após as 4 h do aplainamento; entretanto, um efeito mais importante foi observado após 48 h. Os resultados também mostram que em algumas espécies de eucalipto, a perda de adesão é mais rápida que em outras. Nenhuma correlação foi encontrada entre a molhabilidade da superfície e a adesão do verniz nas madeiras de Eucalyptus camaldulensis e Eucalyptus pellita; entretanto, a resistência à tração da madeira de Corymbia citriodora diminuiu com o aumento do ângulo de contato médio, mostrando uma correlação significativa. Os resultados do terceiro capítulo mostraram que o aplainamento aumentou a rugosidade superficial mostrando maiores valores para os parâmetros de amplitude (Sa, Sq, Sv e Sz) que o lixamento. As superfícies lixadas apresentaram maior molhabilidade e energia superficial, entretanto, esta operação de usinagem não favoreceu a penetração do verniz. As superfícies aplainadas de Eucalyptus grandis apresentaram uma melhor adesão do revestimento que as superfícies lixadas. As superfícies mais rugosas apresentaram menor molhabilidade, menor energia superficial e maior adesão do revestimento, portanto, a rugosidade apresenta um impacto mais importante na aderência do verniz à base de água que as propriedades de molhabilidade e energia superficial.