Evaluation of thermochemical and physicomechanical properties of three fast growing forest species

Schulz, Henrique Römer; Acosta, Andrey Pereira; Gallio, Ezequiel; Barbosa, Kelvin Techera; Gatto, Darci Alberto

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Sumário

Artigos • Matéria (Rio J.) 25 (03) • 2020 • https://doi.org/10.1590/S1517-707620200003.1118 copy

Evaluation of thermochemical and physicomechanical properties of three fast growing forest species

Authorship SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

ABSTRACT

The woods have distinct technological properties, as they are organic and heterogeneous material, requiring an assessment for proper use. Therefore, the objective of this work was the evaluation of technological properties, which are: basic density, apparent density at 12%, equilibrium moisture content, static flexion (MOE and MOR), parallel compression of the fibers (Fc and Ec), colorimetric analysis, thermogravimetry (TGA and DTG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), of the species of Corymbia maculata, Eucalyptus grandis, Pinus elliottii. The technological properties were determined as described in the ASTM D 2395-17 (2017) and ASTM D 143-94 (2014) standards. Regarding the physical-mechanical properties, the species showed significant differences based on statistical analysis, highlighting the species of Corymbia maculata. Regarding the colorimetric analysis, it was found that the species Corymbia maculata has a reddish-brown color, the Pinus elliottii species loves it with a light shade, while the Eucalyptus grandis reddish with a light shade. For FT-IR, similar peaks were found between species, but with different intensities, these being related to the molecular vibrations characteristic of the organic components of wood. Through thermogravimetric analysis, it can be seen that the species of Pinus elliottii and Corymbia maculata, presented greater thermal stability when compared to Eucalyptus grandis, having a lower percentage of mass loss and a delay in temperature in relation to the maximum peak of degradation ( DTG), close to 400 ° C, and these properties were analyzed with ANOVA tests with 5% significance. Thus, there is a heterogeneity among the species evaluated in this study, both from a physical, mechanical, thermal and chemical point of view, making it necessary to characterize these properties for the correct use of these materials.

Keywords
Thermal degradation; FT-IR; Eucalyptus ; Pinus ; Hardness

ANÁLISES	PLANO ANATÔMICO - DIMENSÕES (mm)			NÚMERO DE AMOSTRAS POR ESPÉCIE
ANÁLISES	TANGENCIAL	RADIAL	LONGITUDINAL	NÚMERO DE AMOSTRAS POR ESPÉCIE
Flexão Estática	20	20	330	6
Compressão Paralela	20	20	80	6
Dureza Janka	20	20	80	6
Massa específica básica	20	20	100	6
Massa específica aparente a 12%	20	20	100	6
FT-IR	Amostras moídas			Unitário
TGA	Amostras moídas			Unitário

AMOSTRAS	MASSA ESPECIFICA APARENTE A 12 %(g/cm³)		MASSA ESPECIFICA BÁSICA (g/cm³)		TEOR DE UMIDADE DE EQUILÍBRIO (%)
AMOSTRAS	MÉDIA	CV	MÉDIA	CV	MÉDIA	CV
C. maculata	0,89 c (0,03)	3,76	0,76 c (0,01)	1,63	10,65 a (0,09)	0,82
E. grandis	0,46 a (0,05)	10,15	0,40 a 0,04)	8,54	10,56 a (0,11)	1,02
P. elliotti	0,52 b (0,04)	6,92	0,45 b (0,03)	6,18	11,39 a (0,06)	0,50
F	207,09 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	274,50 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	137,45 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-

AMOSTRAS	DUREZA JANKA TANGENCIAL TENSÃO MÁXIMA (MPa)		DUREZA JANKA RADIAL TENSÃO MÁXIMA (MPa)		DUREZA JANKA TRANSVERSAL TENSÃO MÁXIMA (MPa)
AMOSTRAS	MÉDIA	CV	MÉDIA	CV	MÉDIA	CV
C. maculata	57,08 b (3,31)	5,80	56,04 b (3,31)	9,53	55,52 c (2,96)	5,34
E. grandis	21,10 a (5,14)	24,38	22,56 a (5,14)	16,56	36,00 b (6,38)	17,72
P. elliotti	21,29 a (2,27)	10,65	18,29 a (2,27)	6,11	24,93 a (3,76)	15,09
F	181,47 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	158,48 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	58,50 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-

AMOSTRAS	FLEXÃO ESTÁTICA				COMPRESSÃO PARALELA ÀS FIBRAS
AMOSTRAS	MOE (MPa)	CV(%)	MOR (MPa)	CV(%)	E_C (MPa)	CV(%)	F_C (MPa)	CV(%)
C. maculata	18001,2 b (1674,06)	9,30	149,0 b (8,78)	5,89	25664,0 c (3298,55)	12,85	67,27 b (5,00)	7,43
E. grandis	8867,45 a (752,84)	8,49	68,02 a (8,70)	12,79	13161,6 a (1963,42)	14,92	38,42 a (2,43)	6,32
P. elliotti	9811,69 a (1354,48)	13,80	74,46 a (9,27)	9,27	17542,3 b (3786,49)	21,58	39,35 a (3,94)	10,02
F	87,27 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	152,66 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	20,10 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-	104,20 ^* * - significativo em 5% de probabilidade de erro, pelo teste F (p < 0,05).	-

FACE TANGENCIAL
AMOSTRAS	L*	A*	B*	C*	H°
C. maculata	64,48 a (1,44)	5,71 b (0,22)	19,17 a (0,91)	20,00 a (0,92)	73,40 b (0,51)	18,41 b (3,31)
E. grandis	71,04 b (3,57)	11,13 c (2,08)	22,36 a (0,34)	24,83 b (1,52)	63,07 a (3,42)	13,53 a (3,31)
P. elliotti	81,89 c (3,24)	3,71 a (0,43)	24,47 c (1,70)	24,80 b (1,77)	81,29 c (1,00)	-
F	109,78 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	109,60 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	61,13 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	43,71 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	217,78	179,22
CV (%)	10,78	3,40	11,73	11,70	10,78	77,52
FACE RADIAL
AMOSTRAS	L*	A*	B*	C*	H°
C. maculata	66,29 a (1,22)	5,44 a (0,50)	20,23 a (0,240)	20,98 a (0,92)	74,85 b (1,08)	17,08 b (1,34)
E. grandis	72,48 b (3,74)	11,81 b (2,03)	23,15 b (1,44)	26,02 b (1,52)	63,18 a (2,89)	12,69 a (3,70)
P. elliotti	81,20 c (2,30)	5,09 a (0,76)	27,12 a (3,20)	27,60 b (1,77)	79,38 c (0,92)	-
F	97,12 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	103,27 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	32,51 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	25,89 ^* * apresenta diferença significativa pelo teste F (p < 0,05); ns – não apresenta diferença significativa pelo teste F (p ≥ 0,05).	243,42	182,53
CV (%)	9,15	45,29	14,75	14,38	10,78	77,29

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[1] Autor Responsável: Henrique Römer Schulz