Espectroscopia no infravermelho próximo aplicada na avaliação de painéis de madeira colados lateralmente

Abstract

A espectroscopia de infravermelho próximo têm se destacado como uma ferramenta de análise não destrutiva em vários segmentos industriais, incluindo o setor florestal e da madeira. O trabalho teve como objetivo avaliar a utilização da espectroscopia de infravermelho próximo como uma ferramenta de análise de painéis de madeira de Pinus spp. Os painéis de madeira colados lateralmente foram preparados em laboratório sob condições controladas e coletados em indústrias no sul do Brasil, com as variáveis de processo de fabricação identificadas. Para a análise da resistência da linha de cola, os corpos de prova foram dimensionados conforme a norma EN205 e, submetidos as etapas de condicionamento baseados na norma EN204. Os ensaios destrutivos foram conduzidos em máquina universal de ensaios, com célula de carga de 500 kgf e para a análise de espectroscopia de infravermelho próximo foram utilizadas as partes resultantes dos corpos-de-prova de resistência, medidos na faixa de 1100 a 2500 nm, em espectrofotômetro da marca Femto. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi aplicada na região de fratura da interface madeira-adesivo. A análise de componentes principais (PCA) e a análise de regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) foram desenvolvidas no programa Unscramble® versão 9.1. A resistência da linha de cola foi influenciada pelas variáveis de processo de colagem, pelo tipo de adesivo (PVAc, EPI e PU) e etapa de condicionamento. A análise de microscopia eletrônica de varredura identificou diferenças na distribuição entre cada tipo de adesivo na região de fratura. Os espectros dos adesivos, da madeira e dos painéis colados lateralmente foram distintos, comprovando que a técnica NIR diferencia os painéis colados lateralmente dos outros materiais. A análise de PCA para as amostras preparadas em laboratório diferenciou os grupos por tipo de adesivo, considerando a etapa de condicionamento e orientação da peça. Enquanto que para as amostras da indústria, a técnica necessita de condições mais controladas de produção industrial para se obter melhores resultados. Os modelos de regressão ajustados em função dos dados espectrais, pela análise de PLS, apresentaram boa correlação para a resistência da linha de cola, das amostras preparadas em laboratório para todos os tipos de adesivos. Porém, não foi possível ajustar um modelo de calibração para as amostras provenientes da indústria. A técnica de espectroscopia de infravermelho próximo é uma ferramenta de análise que pode ser usada na análise de diferentes tipos de adesivos e para estimar os valores de resistência da linha de cola de painéis de madeira colados lateralmente.

The near infrared spectroscopy has been highlighted as a nondestructive analytical tool in many industries, including forestry and wood products. The main objective of this thesis was to evaluate the use of near infrared spectroscopy as a tool to classification of commercial wood panels of Pinus spp. The edge gluing panels were prepared in laboratory, under controlled conditions and collected at industries in southern of Brazil, the production process variables were identified. For bond strength tests, the specimens were dimensioned according with the standard EN205 and the test conditions were applied according to the standard EN204. The bond strenght tests were conducted in universal machine test, with the load cell of 500 kgf and for the near infrared spectroscopy analysis were used the parts of the specimens from bond strength test, measured from 1100 to 2500 nm. The scanning electron microscopy (SEM) was applied in the region of fracture as means to identification of the wood-adhesive interface. The principal component analysis (PCA) and partial least square (PLS) were developed in the program Unscramble® version 9.1. The strength results were influenced by the process of variables, the adhesive type (PVAc, EPI and PU) and the stage of conditioning. The SEM identified differences in distribution between each type of adhesive in the fracture region. The spectra of adhesives, wood and wood-adhesive interactions were different, confirming that the NIR differentiated the edge gluing panel as a new chemical compound, mainly from the region of 1900 nm. The PCA, applied for the samples prepared in laboratory, classified the groups by type of adhesive, considering the stage of conditioning, guidance of the piece. While for the industry samples, the techniques requires more controlled of the industrial production to achieve better results. The PLS models adjusted on the basis of spectral data, for the samples prepared in laboratory showed good correlation to the strength of the glue line, for all types of adhesives. But it was not possible to set a calibration model for the samples from industry. The near infrared spectroscopy technique should be used as an analysis tool to classify different types of adhesive and to estimate the strength of the bond line for edge gluing panel.