Qualidade da madeira juvenil de Pinus maximinoi H.E. Moore

Abstract

A madeira juvenil apresenta características bastante peculiares a partir de distintos pontos de vista, tais como o anatômico e de suas propriedades fisicas e mecânicas, sendo portanto fundamental o conhecimento de sua qualidade para uma adequada utilização. Neste estudo o objetivo geral foi a obtenção de informações sobre a qualidade da madeira juvenil de Pinus maximinoi, comparadas às da madeira juvenil de Pinus taeda. Para tanto foram determinadas as características anatômicas da madeira e as morfológicas dos traqueóides de lenho imcial e tardio em diferentes anéis anuais de crescimento, as relações de interesse entre as dimensões dos traqueóides para indicação do potencial para a industrialização de celulose e papel, as características das árvores em volume, altura, e porcentagens de casca, e de lenho tardio, bem como as propriedades massas específicas básica e aparente, retratibilidade, as resistência à flexão estática, compressão paralela às fibras, cisalhamento e dureza; também foram determinadas a composição química quantitativa e as características da celulose Krafl, obtida em laboratório para número Kcrppa 31, através das resistências ao rasgo, estouro e tração, e da densidade aparente de folhas de papel feitas a mão, com diferentes graus de refinação. A madeira para o estudo foi proveniente de plantios localizados na região de Ventania, Estado do Paraná, em área da PISA - Papel de Imprensa S.A., em altitude entre 800 e 900 m. As árvores amo stradas de Pinus maximinol foram de experimentos de progênies (Programa,. CAMCORE), e as de Pinus taeda de plantio comercial, em talhão contíguo. Os resultados médios obtidos para P. maximinoi, e P. taeda, para as diferentes características e propriedades foram: a descrição anatômica mostrou similaridade na madeira, mas com diferença significativa na freqüência de raios por milímetro, menor em P. maximinol, e transição mais gradual entre os lenhos inicial e tardio nos anéis anuais de crescimento. As características morfológicas médias dos traqueóides foram também em maioria significativamente diferentes entre as duas espécies: os de P. maximinoi mais longos e mais largos, os de lenho inicial de paredes celulares mais espessas que os de P. taeda, os traqueóides de lenho tardio com espessura semelhante entre as espécies como também foram semelhantes os diâmetros internos dos de lenho iniciaL As relações entre as dimensões das fibras, indicam maior flexibilidade dos traqueóides de P. maximinai. As características determinadas para as árvores das duas espécies mostram significativa diferença em volumes e alturas total e comercial para P. maximinoi (50,7% superiores em altura total e 35,4% em volume total), que apresentou também, maior porcentagem de casca. A massa específica média ponderada das árvores não se mostrou estatisticamente diferente, porém a porcentagem de lenho tardio' foi notadamente inferior na madeira de P. maximinoi. Ao longo do fuste ambas as espécies apresentam a tendência de decréscimo da massa específica e porcentagem de lenho tardio com a altura, porém em P. maximinoi, com decréscimo mais gradual. A massa específica aparente determinada nos corpos-de-prova foram semelhantes estatisticamente no ensaio de flexão estática, enquanto que nos ensaios restantes, ela foi estatisticamente inferior na madeira de P. maximinoi. A porcentagem de lenho tardio foi sempre inferior nos corpos-de-prova de P. maximinoi. A massa específica aparente se correlaciona fortemente com as propriedades de resistência em P. maximinoi, enquanto a porcentagem de lenho tardio apresenta baixas correlações, embora estatisticamente significativas; em P. taeda, a correlação entre a massa específica e a porcentagem de lenho tardio foi alta, e conseqüentemente ambas se correlacionaram de maneira forte com as propriedades mecânicas, mais acentuadamente a massa específica. As contrações máximas volumétrica, tangencial e radial foram significativamente inferiores na madeira de P. maximinoi, enquanto a longitudinal e a anisotropia de contração foram superiores. Nas propriedades de resistência mecânica, a madeira de F. maximinol apresentou resistências significativamente maiores em flexão estática (MOR e MOE) e em cisalhamento tangencial, resistências signifieativamente inferiores em dureza nos três sentidos de corte, e a 95% de probabilidade no MOR à compressão paralela, enquanto não se verificou diferenças estatísticas no módulo de elasticidade em compressão paralela e em cisalhamento radial. De forma geral, observou-se maior variabilidade para os resultados de P. maximinai, com exceção da dureza, provavelmente porque as faixas de lenho tardio de P. taeda provocaram maior variação. A composição química quantitativa não mostrou diferenças significativas para os teores de lignina, holocelulose e solubilidade em água fria, mas o P. maximinoi apresentou maiores teores de extrativos totais e menor teor de cinzas. Os rendimentos em celulose obtidos em laboratório para o processo Kraft foram semelhantes, e pouco superiores a 45%, sendo a média geral entre as propriedades do papel feito a mão estatisticamente semelhantes, porém o efeito dos tratamentos de refinação indicaram diferenças significativas em algumas propriedades, sendo que de forma geral as propriedades de estouro e tração evoluiram melhor na celulose de P. mciximinoi, enquanto que a do rasgo foi ligeiramente inferior a celulose de F. taeda. De maneira geral os resultados apresentam-se similares aos apresentados na literatura para a madeira juvenil, porém inferiores à maioria dos verificados para a madeira adulta. Entre as duas espécies verificaram-se diferenças notáveis em relação à altura e volumes calculados, bem como na porcentagem de lenho tardio, características médias dos traqueóides, retratibiliclade e em algumas propriedades mecânicas, embora aspectos similares também estejam presentes em algumas características e propriedades, notadamente na massa específica básica média ponderada das árvores, concluindo-se que a madeira juvenil de Pinus maximinoi é mais homogênea que a de P. taeda, apresentou maior variabilidade entre as árvores amostradas, e que no conjunto tem grande potencial de utilização, em algumas aplicações específicas com vantagens sobre a madeira de P. taeda, em fhnção da sua maior homogeneidade.

The juvenile wood has peculiar characteristics from various points of view, like anatomical properties, physical and mechanical properties, consiciering these aspects the knowledge of the wood quality is important for the adequate utilization of wood. In this study, the major objective is to obtain infonnations about the quality ofjuvenile wood from Pinus maximinoi, and compare it to Pinus taeda. To get it, the wood anatomical characteristics, tracheids morphological characteristics from eariy and latewood from different growth rings, reiationship between tracheids dimensions were calculated; trees characteristics, total and commercial height and volume, bark percentage, the wood physical properties, shrinkage properties, strength properties: static bending, compression parailel to grain, shear and hardness; chemical quantitative composition and fibers quaiity from Krafl pulping at Kappa number 31, hand made sheets properties in tear, burst and tensile strength and sheets density were determinated. Correlation between shrinkage properties and strength properties with wood density and latewood percentage were obtained. The nuli hypothesis fIo was tested for ali properties between the two species. The study material was sampled from 15 trees of each specie, for mechanical properties five extra trees for specie were taken, with 11 years old, planted in Ventania municipality, in Paraná State. Both species from PISA - Papel de Imprensa S.A, planted at 800 to 900 m from sea levei, being Pinus maximinoi from provenance triais (CAMCORE Program), and Pinus taeda from commercial piantation, growing in adjacent area. For wood density study, anatomical and chemical studies and pulping, the material were coilected in stem at reiative heights, 0%, 25%, 50%, 75%, 100% and BHD (1,30 m), for mechanicai and shrinkage properties a 2,5 m pole were collected above BHD and sawn to get smali clear specimens for testing in air dry conditions. Properties were obtained according to COPANT, ABNT, ABTCPIIPT and TAPPI Test Methods. The average results in anatomicai characteristics showed that P. maximinoi juvenile wood has significant difference in rays frequency for millimeters, and a more gradual transition between eariy to iatewood in annual rings. The average tracheids morphoiogical dimensions are statistically higher for P. mctximinoi, either in length and diameter, celi wall thickness from eariywood tracheids were higher than P. taeda. Relationships between fibre dimensions showed that P. maximinoi tracheids were more flexible than P. taeda tracheids. Tree characteristics, total and commercial height and volume, are notabiy higher to P. maximinoi trees, bark percentage was higher, also. Trees mean balanced density between species showed no statistically difference, but P. maximinol juvenile wood has notably Iess latewood percentage. The two species showed the general trends for the genus, a decrease of density and latewood percentage in reiation to stem height, in P. maximinoi the decrease is more gradual. The voiumetric, tangential and radial shrinkage from green to ovendry moisture content were significantiy iower in P. maximinoi, longitudinal shrinkage and the rate tangential/radial shrinkage were higher. The coefficients of moisture expansion were similar. P. mciximinoi juveniie wood showed higher Modulus of Rupture and Modulus of Elasticity in Static Bending, and in tangential Shear Strength, lower average values for Hardness in ali directions, with 99% confidence levei, the Modulus of Rupture in Compression paraliel to grain was lower, at 95% confidence levei, and the Modulus of Elasticity showed no difference, the same for radial Shear Strength. The air dry density in the static bending clear specimens showed no differences between species, but for ali others strength properties the density of the clear specimens were statisticaily iower for P. maximinoi. The latewood percentage was always lower in P. maximinoi specimens. The correlation between wood density and Strength properties were all significant and higher for both species, in P. maximinoi the correlations between density and latewood was significant but lower, the same trend occurs to the relations between the Strength properties and latewood; in P. taeda high positive correlation was found between density and latewood percentage, and the last showed high correlation with the Strength properties, slightly lower than for density. In general all results showed higher variability for P. maximinoi, except for Hardness, probably due the large bands of latewood present in the specimens. The chemical quantitative composition showed no differences for lignin content, holocellulose content and wood solubility in cold water, between species, P. maximinoi showed higher total extractives content and lower ashes content. Pulp yielding in Kraft pulping was slightly higher than 45% for both species, without statistic difference, average Tear Index, Burst Index and Breaking Length, showed no statistic difference between species, but considering beating treatments, differences appear in Burst Index and Breaking Length, P. maximinoi pulp showed a better evolution with increasing beating times, the Tear index decrease with beating, and 1'. taeda pulp showed slightly higher values, but only at 40 minutes of beating was a significant difference. Iii general point of view for all results obtained in this study were similar for juvenile wood results of Pinus spp, found in literature, but lower compared to mature wood. Between the two species notably differences were found in trees height, volume, and latewood percentage statistically differences for shrinkage properties, tracheids dimensions and in some Strength properties, although there were similarities in some properties and characteristics, like in tree average density between species, with all presented results, it can be concluded that P. maxininoi has a more homogeneous wood, higher variability among trees, showing a high potential for utilization, in some uses with advantage in relation to it lower latewood percentage.