ZnO nanoparticle: production and use for particleboard improvement

Nanopartículas de ZnO: produção e uso para o melhoramento de painéis particulados de madeira

Autores

DOI:

https://doi.org/10.53660/CLM-1108-23D39

Palavras-chave:

Nanomaterial, Composite, Physico-mechanical properties

Resumo

The need for more technological products increases with nanomaterials as a viable proposal, presenting good results in many different industrial sectors, especially in wood panels. Particleboards are composites of wood that have been extensively studied, mainly in relation to the adhesives used in their manufacture, which have an influence on particleboard properties. Thus, as a way of improving these adhesives, zinc oxide nanoparticles were added, giving new properties to the particleboard. Thereby, the present work aimed to produce particleboard with the wood of Eucalyptus Urophila x Grandis hybrid and urea-formaldehyde adhesive with ZnO nanoparticles addition. The physical tests performed were density, moisture content, and thickness swelling. The mechanical tests performed were the modulus of elasticity, modulus of rupture, and bonding tests. The results obtained were submitted to statistical analysis and compared with the requirements standards, as well as with works found in the literature. The addition of zinc oxide nanoparticles did not exercise influence on mechanical tests; however, the physical properties were improved, mainly decreasing the thickness swelling, which is usually a problem for wood products.

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Biografia do Autor

Felipe Oliveira Lima, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Doutor e Mestre em Engenharia Mecânica na área de materiais (UNESP - FEG). Graduado em Engenharia Industrial Madeireira pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (2014). Especialista em gestão de pessoas e em Engenharia de Produção.  Atua principalmente nos seguintes temas: madeira, caracterização físico-mecânica, painéis de madeira, indústria madeireira, nanotecnologia, educação.

Luana Cristal Lirya Silva, UNESP

Doutoranda em Engenharia na área de materiais e Mestre em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - FEG UNESP. Engenheira Industrial - Madeira, formada pela Universidade Estadual Paulita "Júlio de Mesquita Filho" - UNESP. Tem experiência na área de Engenharia Industrial, atuando principalmente nos seguintes temas: Compósitos de Madeira, painéis, MDP, painéis compensados, variáveis de prensagem e nanomateriais.

Rosangela Almeida Maia, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Rosangela Maia estudou Engenharia Industrial de Madeira na Universidade Estadual Paulista (UNESP), Itapeva, Brasil e concluiu seu bacharelado em 2019. Atualmente é doutoranda no programa interinstitucional de doutorado em Bioenergia - Universidade de São Paulo (USP), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) e da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP) (2020-2025).

Iliane Rodrigues de Oliveira, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Doutoranda em Bioenergia pelo IPBEN Unesp, mestre em engenharia mecânica e bacharel em engenheira industrial. Experiência na área de engenharia industrial, principalmente quanto aos processos de branqueamento de polpa celulósica, da madeira de eucalipto, com o uso de dióxido de cloro, estudando a viabilidade da extração alcalina. Além da obtenção de furfural a partir da madeira de eucalipto, incorporada a produção de etanol. 

Cláudia Rodrigues de Oliveira, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Tem experiência na área de Engenharia Industrial Madeireira, formada pela UNESP- Campus de Itapeva em 2017. Mestre pela UNESP- Guaratinguetá em Engenharia Mecânica em 2021. Atuou principalmente no seguimento de materiais lignocelulósicos na área química voltada para produção de polpa celulósica de eucalipto e papel. 

Higor Rogério Favarim, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Possui graduação em Física pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - UNESP (2003), mestrado e doutorado em Física pela Universidade de São Paulo (2010). Atualmente é professor na UNESP, Câmpus de Itapeva. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Polímeros e Cerâmicas, atuando principalmente nos seguintes temas: nanopartículas cerâmicas, ferroelétricos, difração de raios X, absorção de raios X, espctroscopia de impedância, sol-gel e método de Rietveld.

Cristiane Inácio de Campos, Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho"

Graduada em Engenharia Civil, ênfase em Sistemas Construtivos pela Universidade Federal de São Carlos (1997). Mestre em Arquitetura e Urbanismo, ênfase em Tecnologia do Ambiente Construído pela Universidade de São Paulo (2000). Doutora em Ciências e Engenharia de Materiais pela Universidade de São Paulo (2005). Pós-doutorado em Engenharia Civil pela UFSCar (2018). Livre-Docente em Produção de Painéis pela Universidade Estadual Paulista UNESP (2018). Atualmente é Professor Associado pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho - Campus Itapeva,

Referências

BIAZUS A. et al., Panorama de mercado: painéis de madeira. BNDES Setorial, v.32, n.49, 2010.

DAMÁSIO, R.A.P. et al., Interação de nanocristais de celulose com o adesivoureia-formaldeído em juntas coladas de Eucalyptus sp.

Scientia Forestalis, v.45, n.113, p.169, 2017. Disponível em: https://dx.doi.org/10.18671/scifor.v45n113.17. Acesso em: 14 abr. 2023

FAVARIM, H.R.; LEITE, L.O. Performance of ZnO nanoparticles for fire retardant and UV protection of pine wood. Bioresources, v.13, n.3, p.6963-6969, 2018. Disponível em: https://dx.doi.org/10.15376/biores.13.3.6963-6969. Acesso em: 14 mar. 2023.

GULER, C; BÜYÜKSARI, Ü., Effect of Particle Size and Geometry on the Performance of Single-layer and Three-layer Particleboard Made from Sunflower Seed Husks. Bioresources, v.6, n.4, p.5027-5036, 2011. DOI: 10.15376/biores.6.4.5027-5036. Disponível em: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/wp-content/uploads/2016/06/BioRes_10_1_1127_Cosereanu_BZF_Effect_Particle_Size_Geometry_Adhesive_5861.pdf. Acesso em: 14 mar. 2023.

KUMAR, B.; KIM, S.W., 2012, Energy harvesting based on semiconducting piezoelectric ZnO nanostructures. Nano Energy, v.1, n.3, p.342-355. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2012.02.001. Acesso em: 20 mar. 2023.

LIMA, F. O. et al. Adição de nanopartículas em painéis engenheirados de madeira, Brazilian Journal of Development, v.8, n.1, p.2659-2667, 2022. Disponível em: https://dx.doi.org/10.34117/bjdv8n1-173. Acesso em: 14 mar. 2023.

LIMA, F. O. et al. Influence of the Addition of Al2O3 Nanoparticles and the Duration of Pressing on the Physical Properties of OSB Panels, BioResources, v.17, n.2, 2022. DOI: 10.15376/17.2.3014-3024. Disponível em: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/resources/influence-of-the-addition-of-al2o3-nanoparticles-and-the-duration-of-pressing-on-the-physical-properties-of-osb-panels/. Acesso em: 14 mar. 2023.

LIMA, F.O. et al, Pressing time influence on physical and mechanical properties of MDP panels, Scientia Forestalis, v.46, p.387-393, 2018. Disponível em: https://dx.doi.org/10.18671/scifor.v46n119.06. Acesso em: 20 mar. 2023.

MANTANIS, G.I.; PAPADOPOULOS, A.N. Reducing the thickness swelling of wood based panels by applying a nanotechnology compound. European Journal of Wood and Wood Products, v.68, p.2, n.237, 2010. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1007/s00107-009-0401-6. Acesso em: 14 abr. 2023

MELO, R.R. et al. Physical and Mechanical Properties of Particleboard Manufactured from Wood, Bamboo and Rice Husk. Materials Research, v.17, n.3. 2014. Disponível em: https://dx.doi.org/1590/S1516-14392014005000052. Acesso em: 14 abr. 2023.

MOURDIKOUDIS, S et al, Characterization techniques for nanoparticles: comparison and complementarity upon studying nanoparticle properties. Nanoscale, v.10, n.12871, 2018.

RANGAVAR, H.; FARD, M.S. The Effect of Nanocopper Additions in a Urea-Formaldehyde Adhesive on the Physical and Mechanical Properties of Particleboard Manufactured from Date Palm Waste. Mechanics of Composite Materials. V.1, n.51, 2015. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1007/s11029-015-9482-y. Acesso em: 20 mar. 2023.

ROUMELI, E. et al, Synthesis, characterization and thermal analysis of urea–formaldehyde/nanoSiO2 resins. Thermochimica Acta; v.527, p.12, n.33, 2012 Disponível em: https://dx.doi.org/10.1016/j.tca.2011.10.007. Acesso em: 14 mar. 2023.

SALARI, A. et al. Improving some of applied properties of oriented strand board (OSB) made from underutilized low quality paulownia (Paulownia fortunie) wood employing nano-SiO2 Industrial Crops and Products, v.42, n.1, p.9, 2013. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1016/j.indcrop.2012.05.010. Acesso em: 14 abr. 2023.

SILVA, A.P.S, et al. Physical properties of medium density fiberboard produced with the addition of ZnO nanoparticles. Bioresources, v.14, n.1, p.1618-1625. Disponível em: https://dx.doi.org/10.15376/biores.14.1.1618-1625. Acesso em: 14 abr. 2023.

SILVA, L. C. L., et al. Influence of the Al2O3 and CuO nanoparticles addition on the particleboard physical properties, Brazilian Journal of Development. v.7, n.5, p. 52535-52543, 2021. Disponível em: https://dx.doi.org/10.34117/bjdv7n5-588. Acesso em: 14 mar. 2023.

SILVA, L.C. et al., Heat transfer and physical-mechanical properties analysis of particleboard produced with ZnO nanoparticles addition, Bioresources, v.4, n.14, p.9904-9915, 2019. Disponível em: https://dx.doi.org/10.15376/biores.14.4.9904-9915. Acesso em: 20 mar. 2023.

TAGHIYARI, H.R., Study on the effect of nano-silver impregnation on mechanical properties of heat-treated Populus nigraWood Science and Technology, v.45, n.2, p.399, 2011. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1007/s00226-010-0343-5. Acesso em: 14 abr. 2023.

VALLE, A.C.M. et al., Physical and mechanical properties of particleboard from eucalyptus grandis produced by urea formaldehyde resin with SiO2 nanoparticles. Engenharia Agrícola, v.40, n.3, p.289, 2020. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1590/1809-4430-Eng.Agric.v40n3p289-293/2020. Acesso em: 14 abr. 2023.

VEIGEL, S.R.J. et al., Particle Board and Oriented Strand Board Prepared with Nanocellulose-Reinforced Adhesive. Journal of Nanomater, 2012, 8. Disponível em: https://dx.doi.org/10.1155/2012/158503. Acesso em: 14 abr. 2023.

VIANA, L.C. et al, Propriedades físicas e mecânicas de filmes nanoestruturadosobtidos a partir de polpa Kraft de Pinus sp. não branqueada. Scientia Forestalis, v.45, n.116, p.653, 2017. Disponível em: https://dx.doi.org/10.18671/scifor.v45n116.06. Acesso em: 20 mar. 2023.

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Publicado

2023-04-30

Como Citar

Lima, F. O., Lirya Silva, L. C., Maia, R. A., Oliveira, I. R. de, Oliveira, C. R. de ., Favarim, H. R., & Campos, C. I. de. (2023). ZnO nanoparticle: production and use for particleboard improvement: Nanopartículas de ZnO: produção e uso para o melhoramento de painéis particulados de madeira. Concilium, 23(6), 420–429. https://doi.org/10.53660/CLM-1108-23D39

Edição

v. 23 n. 6 (2023)

Seção

Artigos