Aulas - Paineis de Madeira P2

Prévia do material em texto

Painéis de Madeira 
 
 
 
PAINÉIS DE MADEIRA 
AGLOMERADA (MDP) 
 Painel produzido de partículas de madeira 
e resina sintética, reconstituído numa matriz 
randômica e consolidado através de aplicação 
de calor e pressão. 
 A espessura mais produzida é de 18 mm 
(usada em móveis); 
 Densidade mais comum de 0,70 a 0,75 
g/cm³, mas pode ser encontrado desde 0,15 
g/cm³ até 1,2 g/cm³; 
 Ampla variação de densidade e 
mudanças na resistência mecânica; 
 Uso externo. 
 
Vantagens dos painéis aglomerados em 
relação à madeira sólida: 
 Eliminação dos efeitos de anisotropia: 
propriedades físicas e mecânicas similares nas 
diferentes direções. 
 Eliminação de fatores redutores de 
resistência da madeira (nós, grã, lenhos juvenil e 
adulto, ...) 
 Adequação das propriedades através do 
controle das variáveis do processo: 
 Resina, geometria partículas, densificação, 
etc... 
 Menor restrição da qualidade das toras: 
diâmetro, forma fuste, defeitos, ... 
 Menor custo produção: qualidade das 
toras e mão de obra (automação industrial). 
 
 
 
 
 
 
Matéria-Prima 
Componentes Básicos 
Madeira + resina + catalisador + 
parafina + aditivos 
 
 
Madeira 
 Espécie: densidade de até 0,6 g/cm³, baixo 
teor de extrativos – acidez, materiais inorgânicos; 
 Recomenda-se madeiras de baixa 
densidade para formação dos painéis; 
 Espécies mais utilizadas: Pinus spp. na 
grande maioria, eucalipto, acácia, bracatinga ou 
misturas; 
 Tipos de matéria-prima: toretes, cavacos 
(resíduos do processamento de serrarias e 
laminadoras), maravalhas (resíduos do 
beneficiamento da madeira) 
 
Adesivo 
 Alto custo na produção, por isso é 
importante otimizar a quantidade e suas 
propriedades; 
 Tipos de adesivo mais usados: UF, MF (90 a 
95% de UF; 5 a 10% de melaminaformaldeído); 
incomum FF. 
 Teor de resina para aglomerados: 6 – 12%/ 
base PSP 
 Aglomerado Convencional: Camada 
Externa (partículas menores) = 11%; Camadas 
Internas (partículas maiores) = 8,5% 
 
Aditivos 
 Têm a finalidade de melhoria de 
determinadas propriedades. 
 
Catalisador 
 Reativar a pré-condensação e aumentar a 
velocidade de polimerização e cura da resina; 
 Redução do pH da resina, tornando o meio 
mais ácido. 
 
Parafina 
 Reduzir a higroscopicidade, melhorando a 
estabilidade dimensional; 
 1% - com base no peso seco das partículas; 
 A aplicação de valores elevados de 
parafina pode ocasionar má colagem do painel e 
perda na sua qualidade. 
 
Retardantes do fogo 
Produtos preservantes 
 
Etapas do Processo Produtivo 
 Geração de Partículas 
 Matéria-prima principal: toras; 
 Matéria-prima complementar: toretes, cavacos, 
serragem. 
 Fatores primordiais na geração das partículas: 
umidade e remoção da casca. 
 
Umidade 
 Pátio de toras: 35 a 120% de umidade; 
depende das condições climáticas e da estação 
do ano; 
 Madeira muito seca (abaixo de 35%): 
dificulta o controle da geometria das partículas; 
aumenta a geração de ‘finos’; causa danos às 
facas e aumenta o consumo de energia 
mecânica; 
 Madeira saturada: esmagamento da 
madeira e obstrução dos espaços entre facas e 
contra-facas; aumento do tempo de secagem 
das partículas. 
 Teor de umidade ideal: 35 a 50%, mas é 
difícil controlar a umidade no pátio. 
 
Remoção da Casca 
 Por fricção: descascador tipo tambor 
rotativo; 
 A casca é usada para produção de 
energia da própria fábrica. 
 
 
Equipamentos: 
 Redução Primária: picadores de cilindro ou 
disco para geração de cavacos; 
 Redução Secundária: moinho de martelo para 
transformação dos cavacos em partículas 
menores. 
 A manutenção das facas é essencial para 
a produtividade, devendo ser realizada de 8 em 8 
horas. 
 
 Secagem das Partículas 
 Ocorre no tambor rotativo; 
 Capacidade de secagem: 10m³/h de 
madeira ou 3.500kg/h de partículas. 
 Utilização de vários combustíveis de forma 
combinada: óleo diesel, gás metano e resíduos de 
madeira. 
 TU inicial: 60%-100% 
 TU final: 2%-3% 
 T na entrada do secador: 160°C – 170°C 
 T na saída do secador: 105°C – 110°C 
 
 Classificação das Partículas 
 Tem como finalidade a remoção dos finos 
e a separação das partículas em dimensões 
aceitáveis no processo; 
 A classificação é Over size, onde partículas 
maiores são usadas nas camadas internas e 
partículas menores são usadas nas camadas 
externas; 
 Os finos vão para queima na caldeira; 
 O processo de classificação pode se dar 
através de peneiras vibratórias ou peneiras de 
diferentes gramaturas, para dimensões das 
partículas; ou então pelo sistema pneumático, 
através do peso das partículas. 
 
 Aplicação de Adesivo 
 Representa o componente de elevado 
custo do painel, por isso é importante a sua 
otimização em função das propriedades 
requeridas e dos requisitos normativos; 
 Aditivos podem ser adicionados ao adesivo 
nesta etapa. 
 A aplicação é feita por aspersão – 
atomização. 
 
Fatores a serem considerados: 
 Controle da quantidade de adesivo: 6 a 12% 
do peso seco das partículas; 
 Uniformidade de distribuição sobre as 
partículas. 
 
 
 
1 
2 
3 
4 
Tipo do Painel 
 Painéis Homogêneos: mesma quantidade 
de adesivo e mesmo aplicador; 
 Painéis Multicamadas: quantidade 
diferenciada de adesivo, diferentes aplicadores. 
 
 Formação do Colchão 
 Deposição de partículas com adesivo 
sobre uma esteira móvel; 
 
Fatores a serem considerados: 
 Densidade e espessura do painel; 
 Uniformidade de distribuição a fim de 
assegurar a densidade e propriedades 
homogêneas em todo o painel; 
 Arranjo do material: matriz randômica. 
 Tipos de formação do colchão: contínua e 
descontínua 
 Tipos de distribuição: aleatória – homogênea, 
multicamada e camada graduada. 
 
Tipos de Distribuição das Partículas: Aleatória 
 
 
 Prensagem dos Painéis 
Pré-prensagem: 
 Reduzir altura do colchão: aumentar 
consistência colchão 
 Reduzir tempo de fechamento da prensa 
 Reduzir espaços de ar: melhorar 
transferência calor 
 
Objetivos da Prensagem 
 Polimerização, cura da resina 
 Densificação: consolidação colchão até a 
espessura final 
 
Tipos de Prensas: 
 Prensa de pratos: uma ou múltiplas 
aberturas (pouco usada para MDP) 
 Prensa contínua: plana 
 Painéis de 15 mm de espessura demandam 
15 a 20 s de prensagem por mm de painel. 
 
Resfriamento e Lixamento 
 
 
 Acabamento dos Painéis 
 Aumentar o valor agregado do painel: 30 a 
50% = valor painel “cru” 
 
Processos de revestimentos 
 Lâminas de madeira natural (raramente 
usada) 
 BP - Papel impregnado com resina 
melamínica (mais comum) 
 FF – Papel finish foil 
 PVC – filme termoplástico 
 Laminados alta pressão: fórmica 
 Pintura direta: laca, verniz 
 
Aglomerado x MDP 
 
 A produção de MDP é quase que 
exclusivamente para a indústria moveleira; 
 As indústrias de MDP são bem 
automatizadas (controlam tudo); 
 Quanto maior a densidade do painel → 
mais madeira → mais adesivo → $$$ 
 
 Controle do Processo Produtivo 
 Controle geometria de partículas: 
picadores e classificadores 
 Monitoramento teor umidade: silo úmido, 
entrada e saída secador 
 Aplicação de resina e aditivos: controle da 
dosagem 
 Formação colchão: densidade, espessura 
 Prensagem: controle dos parâmetros (T, Pe, 
Tp) 
5 
6 
7 
8 
 Dimensões painéis: esquadrejamento (L, C), 
Lixadeira (E) 
 Qualidade superficial 
 
Propriedades: 
 Teor de Umidade 
 Densidade 
 Perfil de densidade 
 Absorção de água e inchamento em espessura 
(ensaio mais importante) 
 Flexão estática (tampos e prateleiras) 
 Tração perpendicular – ligação interna 
(maior teor de reina, densidade, espessura das 
partículas = maior ligação interna) 
 Resistência ao arrancamento de parafuso 
 Formaldeído livre 
 Usinabilidade 
 Acabamento superficial 
 Isolamento térmico e acústico 
 Resistência à abrasão 
 Resistênciaaos fungos e insetos 
 Resistência à corrosão (produtos químicos) 
 Resistência ao fogo 
 
NBR 14.810 
Requisitos normativos para Painéis de 
Partículas de Média Densidade 
 
 
 
 
 
 
PAINEL DE PARTÍCULAS 
ORIENTADAS (OSB) 
 Surgimento: Estados Unidos – década de 70 
 A partir dos anos 80: crescimento 
significativo das indústrias, principalmente nos 
Estados Unidos, Canadá e Europa 
 Evolução ou segunda geração dos painéis 
“waferboard” 
 Tamanho das partículas permitem 
orientação 
 Tomou o espaço do compensado em 
muitas aplicações: disponibilidade e qualidade de 
toras para laminação com o uso de toras de baixa 
qualidade e baixo valor comercial 
 
Fatores de Influência sobre o OSB 
Inerentes à madeira Inerentes ao processo 
Espécie Densidade 
Densidade Resina 
Extrativos Parafina 
 Dimensões das partículas 
 Composição das camadas 
 Parâmetros de prensagem 
 
Processo Produtivo 
 
 
 Matéria-prima no Brasil: pinus; toras ou 
toretes provenientes dos primeiros desbastes 
(menor qualidade); 
 Formato de partícula retangular, orientados 
por discos rotativos; 
 Concorrente direto do painel 
compensado, apesar da qualidade e 
propriedades inferiores do OSB; 
 O OSB não recebe revestimento; as 
partículas maiores (mais longas e mais finas) são 
dispostas na camada externa. 
 As camadas mais externas recebem 
orientação; as camadas internas podem ou não 
receber orientação; 
 A única empresa de OSB no Brasil fica em 
Ponta Grossa/PR, e a maior parte da produção é 
exportada para os EUA e Canadá. 
 
 Conversão de Toras e 
Acondicionamento 
 Seccionamento das toras: 2,44m 
 Descascamento 
 Acondiciomento: tanques de água quente 
para amolecimento da madeira, redução do 
consumo de energia e redução da geração de 
finos nos picadores 
 Parâmetro referencial: Tempo: 3-15 horas; 
Temperatura: 30-70°C 
 
 Geração das Partículas 
 Uma das etapas mais importantes por estar 
relacionado a geometria das partículas 
 Dimensões → Padrão: L: 25 mm; c: 90 a 150 
mm. E: 0,50 a 75 mm 
 Partículas da Camada Externa: C = 120-150 
mm, L = 25 mm, E = 0,5 mm 
 Partículas da Camada Interna: C= 100-120 
mm, L = 19-25 mm, E = 0,5-0,8 mm 
 Picadores de disco ou cilindro: é preciso o 
ajuste ou então ter picadores distintos para cada 
dimensão; deve ocorrer a troca de facas em no 
mínimo até 8 horas. 
 
Razão de Esbeltez (RE) ou Índice de Esbeltez (IE) 
𝐼𝐸 =
𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎
𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎
 
 
 Quanto maior a razão, mais esbelto; maior 
flexão estática. 
 
 Armazenamento das Partículas 
 Armazenamento: partículas úmidas 
 Produção contínua 
 Silos diferenciados para partículas da 
camada externa e interna 
 Sistema de transporte das partículas 
 Tempo de permanência similar para todas 
as partículas - importante para secagem e 
controle. 
 
 Secagem das Partículas 
 Umidade final: 2-3% 
 Importante para a prensagem 
 Altos teor de umidade: alta pressão interna 
de vapor - estouro, delaminação na abertura da 
prensa 
 Secadores: tambor rotativo de 3 passagens 
(mais utilizado) - Permitem atingir elevadas 
temperaturas; elevada temperatura: volatilização 
de compostos orgânicos e riscos de incêndios e 
degradação da madeira 
 Secadores para diferentes partículas (CI e 
CE) 
 
 Classificação das Partículas 
 Após a secagem 
 Sistema de peneiras 
 Remoção de finos 
 Aumento das propriedades de flexão 
 Partículas finas: geração de energia 
térmica 
 Emprego parcial na camada interna: 
melhoria da ligação/tração 
 
Aplicação do Adesivo e Aditivos 
 Adesivos (3%-6%); Fenol-formaldeído ou 
Isocianato (MDI) 
 Aditivos: Parafina (0,5%-1%); redução da 
higroscopicidade e melhoria da estabilidade 
dimensional 
 Encoladeira: Movimentação das partículas 
e aplicação do adesivo; 3 m de diâmetro e 9 m de 
comprimento 
 
 
Encoladeira 
1 
2 
3 
4 
5 
 Formação do Colchão 
 Deposição sobre esteira móvel, passando 
pelo processo de orientação 
 Etapa importante, pois determina a 
resistência a flexão estática 
 Largura e comprimento do colchão: em 
função da prensa: 2,44m x 7,32m (mais comuns); 
3,66m x 7,32m (plantas recentes) 
 São três estações formadoras, uma para 
cada camada do colchão; 
 As partículas são distribuídas por discos 
rotativos ou rolos aletados 
 Pode ocorrer a disposição 0° - 90° - 0° ou de 
forma aleatória na camada interna. 
 
 
 
 Relação CE/CI/CE: 20/60/20 ou 30/40/30 
(sendo este último o de maior resistência à flexão 
estática) 
 Umidade do colchão: CE = 6-8%, CI =4-6% 
 
 Prensagem dos Painéis 
 Consolidação do colchão de partículas 
“strand” 
 Polimerização e cura da resina 
 Estabilização do painel para manter 
espessura e densidade desejada 
 Gradiente de densidade: Tempo de 
fechamento da prensa, temperatura, umidade 
 Prensas (plantas antigas): 10-16 aberturas, 
Temperatura: 200 – 220°C, Tempo: 3 a 6 minutos: 
em função da espessura painel / tipo resina; 
Pressão 52 kgf/cm²: em função densidade 
 Plantas recentes: prensas contínuas 
 Posteriormente os painéis são resfriados e 
seccionados – painéis master. 
 Não recebe acabamento superficial, 
apenas o seccionamento nas medidas desejadas. 
 
Principais Aplicações 
 Fechamento paredes 
 Bases para pisos e telhados 
 Embalagens / pallets 
 Armações para mobílias 
 Estandes p/ exposições 
 Decks e plataformas 
 Almas para vigas “I” 
Avaliação da Qualidade 
 
 
Principais ensaios: absorção de água e inchamento 
em espessura, flexão estática, tração 
perpendicular. 
 
 
 
 
 
 
6 
7 
PAINÉIS DE FIBRAS DE 
MÉDIA DENSIDADE (MDF) 
 Painéis produzidos com fibras de madeira, 
cuja adesão primária se processa através do 
entrelaçamento das fibras, aglutinadas e 
compactadas entre si com uma resina sintética 
através da ação conjunta de pressão e calor em 
prensa contínua. 
 
Características 
 Produto com estrutura altamente 
homogênea / isotrópica devido a forma de 
produção: uso de fibras individualizadas com 
deposição aleatória ao plano do painel. 
 Propriedades físicas e mecânicas 
altamente homogêneas 
 Excelente estabilidade dimensional 
 Excelente acabamento superficial 
 Ótima usinagem 
 
• Propriedades físicas e mecânicas altamente 
homogêneas - isotrópica 
• Excelente estabilidade dimensional 
• Excelente acabamento superficial 
• Ótima usinagem 
 
Introdução 
 Desenvolvimento: década 60 
 Escala comercial: década 70 
 Brasil: 1998 
 Densidade: 0,50-0,75 g/cm³ 
 Espessura: 3-60 mm 
 Mais comercializados: 0,72-0,75 g/cm³ e 18 
mm 
 Processo seco: S-2-S (duas superfícies lisas) 
 Matéria-prima de florestas plantadas de 
pinus (Pinus taeda) e eucalipto (E. grandis, 
urogrands, urophylla). 
 Painéis mais espessos são de menor 
densidade, usados para isolamento térmico e 
acústico. 
 Um colchão de espessura final de 15 mm 
tem de 30 a 40 cm de espessura inicial. 
 Tempo de prensagem de um painel de 13 
a 15 mm de espessura varia de 3 a 5 minutos. 
 
Processo Produtivo 
 Descascamento 
 Ocorre em tambor rotativo; 
 As cascas são enviadas para energia. 
 
 Geração e Classificação dos Cavacos 
 Os cavacos que não atingiram o tamanho 
desejado voltam para o processo; 
 No processo produtivo do MDF não se usa 
matéria-prima complementar, como cavacos e 
serragem das serrarias. 
 
 Desfibramento 
 Os cavacos são acondicionados em 
desfibradores, que refinarão as fibras. 
 Há dois tipos de desfibradores: atmosférico 
e pressurizado. O desfibrador atmosférico quebra 
muito as fibras e não dá uma boa configuração à 
elas; o desfibrador pressurizado mantém as fibras 
maiores e dispostas de forma mais ordenada. 
 
 
Desfibrador atmosférico/pressurizado. 
 
 
 
1 
2 
3 
 
 
 Aplicação de Resina 
 Após desfibramento – duto para 
pulverização da resina 
 Fibras úmidascom vapor d’água e resina 
 UF (8 – 10% / peso fibras) 
 MF (5 – 10% / UF) pode ser adicionada para 
aumentar resistência a umidade 
 
 
 Secagem das Fibras 
 Processo de secagem: sistema “flash” com 
um ou dois estágios e sistema pneumático de 
arraste do material 
 1° estágio: 200 – 316°C - remoção água livre 
(30%) 
 2° estágio: 38 – 82°C - remoção água 
impregnação (12%) 
 
 Classificação das Fibras 
 
 Formação do Colchão 
 Pré-Prensagem e Esquadrejamento 
do colchão 
 Prensagem a quente 
 Prensa contínua 
 
 Resfriamento, Acondicionamento e 
Lixamento 
 Após o resfriamento nas placas giratórias, 
os produtos são acondicionados e, caso seja 
necessário, são levemente lixados para melhor 
acabamento. 
 
 Produto Final 
 O MDF pode ser vendido “cru” ou com 
acabamento; 
 O acabamento geralmente é feito com 
revestimento melamínico à baixa pressão; 
 Os usos são internos e principalmente para 
movelaria e artesanato. 
 
PAINÉIS CHAPA DURA 
 Painéis de fibras de madeira que podem ser 
produzidos pelo processo úmido ou seco, com 
incorporação ou não de adesivo (quando úmido 
não é aplicado), e consolidados com aplicação 
de pressão e temperatura. 
 Maior pressão e menor tempo de 
prensagem que o MDF (maior densidade) 
 É o único painel que processa 
integralmente a tora (100% de aproveitamento) 
 
Classificação dos Painéis de Fibras 
 Não prensados: painéis isolantes semi-rígido; 
painéis isolantes rígido; 
 Prensados: Painéis de fibras duras (0,80 a 1,20 
g/m³); painéis de alta densificação; painéis de 
média densidade 
 
Processo Úmido ou Seco 
4 
5 
6 
7 
8 
9 
10 
11 
 
 
Matéria-Prima para Chapa Dura 
 Madeira, cavacos, e serragem e casca 
(até 15%) 
 A melhor matéria-prima é o eucalipto 
(porque possui maior teor de lignina) 
 
Processo Produtivo 
Geração de Cavacos 
 Picadores de disco ou tambor; 
 Os cavacos são classificados em peneiras; 
 Passam por um detector de metais. 
 
Desfibramento 
 Processo termo-mecânico: maior ou menor 
exposição 
 Processo Asplund: desenvolvido pelo sueco 
Arne Asplund, é um processo contínuo fechado 
(integrado), de alto rendimento da polpação 
(entre 90 e 95%), de uma polpa uniforme e de alto 
rendimento. 
 
Outros Processos 
 Prensagem dos painéis 
 Tratamento dos painéis (térmico, óleo, 
umedecimento) 
 Acabamento dos painéis 
 
Processo Úmido ou Seco 
Classificação: 
 Processo úmido: S-1-S (uma superfície lisa e 
1 com marca de tela) 
 Processo seco: S-2-S (duas superfícies lisas) 
 
 Preparação da Massa de Fibras 
 Lavagem e peneiramento 
 Fragmentos não desfibrados: refinador 
 Tanques: suspensão de fibras + água - 
controle da consistência (1%) 
 Adição de produtos químicos: 1% de 
parafina (estabilidade dimensional e resistência à 
umidade) ou de derivados de óleo; 0,5% a 4,0% de 
resina FF juntamente com fixadores a base de 
alumínio ou ácidos (resistência mecânica) 
 Função dos aditivos: Melhorar resistência 
mecânica e estabilidade dimensional 
 
 Formação do Colchão 
Processo Úmido 
 Deposição da suspensão sobre tela móvel 
com sucção de ar para drenagem da água 
 Pré-prensagem por meio de rolos 
compressores (TU: 65-70%) e redução da espessura 
do colchão 
 Pré-esquadrejamento do colchão e 
transferência para a prensa a quente 
 Mais utilizado por apresentar maior 
uniformidade na deposição das fibras durante a 
formação do colchão. 
 Propriedades são mais homogêneas 
 Desvantagem: grande consumo de água e 
problemas ambientais, tratamento de efluentes 
 Quanto menor quantidade de fibras, 
melhor a distribuição destas fibras sobre a tela, 
porém há maior volume de efluentes. 
 
Processo Seco e Semi-Seco 
 Secagem das fibras a 10-12% (Seco) e 30% 
(Semi-seco) 
 Formação do colchão por meio de sistema 
dosador de fibras equipado com caixa de sucção. 
 Sistema de esquadrejamento e com 
controle da altura do colchão 
 Menor qualidade em comparação com 
painéis obtidos pelo processo úmido 
 Vantagem quanto a utilização e 
tratamento da água 
 
 Prensagem dos Painéis 
Processo Úmido 
 Painel esquadrejado é carregado na 
prensa de prato de forma automática 
 Processo úmido: pressão menor devido a 
umidade, onde o colchão exerce menor 
resistência a compressão 
 Parâmetros de prensagem: Pressão 
máxima: 52 kgf/cm2; Tempo: 6-15 minutos; 
Temperatura: 180-210°C 
 
Processo Seco 
 Pressão e temperatura são mais elevadas 
devido ao menor teor de umidade do material e 
maior dificuldade de densificação 
 Parâmetros de prensagem: Pressão: 70 
kgf/cm²; Tempo: 2,5 minutos (3,2 mm); 
Temperatura: 260°C 
 
 Tratamento dos Painéis 
 Painéis produzidos pelo processo úmido 
recebem um tratamento com a finalidade de 
melhorar algumas propriedades 
 
 Tipos de tratamento 
 Tratamento térmico (150-165°C, podendo 
chegar a 180°C – 5 horas, Exposição prolongada: 
degradação da celulose) 
 Tratamento com óleo quente (óleo ao 
ponto de ebulição é aplicado na superfície, 
condução à câmara com temperatura de 160-
170°C por 6-9 horas) 
 Umidificação e aquecimento 
(Umidificação dos painéis após a prensagem até 
5-8%, condução à câmara com UR 80-85% e 
temperatura de 40-45°C – por 5-6 horas, 
climatização a 12%) 
 
Acabamento dos Painéis 
 Esquadrejamento: comprimento e largura 
 Resíduos gerados no esquadrejamento: 6-
7% (pode ser reutilizado no processo) 
 Pode acontecer operações adicionais, 
buscando revestimento, perfurações e entalhes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a