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Painéis de Madeira Título 1 AULA 3 LAMINAÇÃO DE MADEIRAS Quando é realizado o processo de laminação de madeiras, é possível obter dois diferentes tipos de lâminas: torneadas e faqueadas. A obtenção de lâminas torneadas ocorre em torno laminador pelo desenrolamento da tora. Estas lâminas são utilizadas principalmente para produção de painéis multilaminados, como painéis compensados, compensados sarrafeados, e painéis de lâminas paralelas (LVL); As lâminas faqueadas são realizadas a partir do processo de faqueamento no equipamento faqueadeira. São lâmina bastante finas utilizadas para finalidades estéticas e decorativas, como revestimento de outros produtos de madeira. Histórico Origem da utilização de lâminas: 3.000 A.C. – Egito para produção de móveis artesanais e sarcófagos dos faraós; Processo de obtenção: serras manuais Vantagens: Desnecessidade aquecimento tora Lâminas com mesma qualidade nas duas faces Obtenção de lâminas espessas Desvantagens: Baixa produção Geração de resíduos Atualmente é utilizado o processo de aquecimento da tora pois as toras ficam mais flexíveis/maleáveis, e isto gera uma lâmina de melhor qualidade e gasta menos os equipamentos e têm-se menor consumo de energia. Atualmente, quando é realizada uma laminação, pelo processo utilizado, uma das faces pode apresentar mais trincas ou rachaduras ou fendilhamentos. Hoje as lâminas possuem faces com qualidades diferentes. Desenvolvimento das indústrias de laminação: Invenção do torno laminador (1818) Patente da 1ª faqueadeira – França (1834) Instalação da 1ª indústria laminadora – Alemanha (meados século XIX) Início século XX: fábricas de compensados = grande impulso. Conceito Lâminas de Madeira Material produzido pela ação de corte através de uma “faca específica” em peças variando de 0,13 a 6,35 mm de espessuras. Espessuras mais comuns: 0,13 – 1 mm para lâminas faqueadas; 1,5;1,7 a 3,5; 3,7 mm para lâminas torneadas. Acima de 3,7 mm se torna difícil a obtenção de lâminas. Característica da lâmina ideal: Uniformidade de espessura Superfície lisa/suave (aquecimento adequado, ferramentas ajustadas e afiadas) Normal ao plano da lâmina: sem ondulações, torções Livre de fendas em ambas as faces Cor e figura desejável (pode variar em função do processo de aquecimento ou procedimentos ocorridos no pátio de toras). Qualidade e Rendimento da Laminação Seleção de árvores na floresta: espécie, diâmetro, forma do fuste... Geralmente espécies do gênero Pinus, pois apresenta densidade interessante para o processo de laminação; dependendo da espécie possui baixo teor de extrativos e resina. O eucalipto é laminado em menor quantidade por conta das tensões de crescimento – colheita das toras, transporte e armazenamento são mais complicadas por conta das trincas e rachaduras, que reduzem o rendimento da tora; O diâmetro reduz o rendimento da laminação pois quando se tem menor diâmetro obtém-se também menor rendimento da tora; quanto à forma do fuste, principalmente por desenrolamento (lâmina torneada) é preciso converter a tora em cilindro perfeito; quanto maior a conicidade ou mais tortuosa for a tora, menor será o seu rendimento. Manejo e preparação das toras Condições de armazenamento (pátio de toras) – intempéries climáticas e agente biodegradadores: cuidado com o tempo de permanência no pátio de toras para evitar defeitos. Conversão das toras – Seccionamento em comprimento da tora para o processo de laminação. A conversão pode acontecer antes ou depois do aquecimento, a depender das tensões de crescimento (durante o processo de crescimento pode acentuar as trincas ou rachaduras, sendo necessária uma nova conversão, o que pode inviabilizar a tora para laminação) Aquecimento das toras – quando uma tora é aquecida, esta tora será mais maleável e ocorrerá menor quebra da lâmina (aumento do rendimento); uma madeira aquecida gera uma lâmina com superfície mais lisa (menor arrepiamento), menor desgaste do equipamento de corte e menor gasto de energia na laminação. Equipamentos: seleção, preparação e ajuste, operação e manutenção – é preciso selecionar o torno ou faqueadeira que suporte o volume proposto; é preciso atentar-se à manutenção, preparação e ajuste do equipamento; depende também do operador. Etapas do Processo de Laminação Armazenamento das toras Procedimentos operacionais no pátio de toras Recebimento de toras Identificação (principalmente se houver diferentes espécies)/ mensuração do volume (auxilia no planejamento e controle da produção) Classificação Armazenamento: período mínimo (considerar a identificação para apoiar este mínimo tempo) Região Sul x Região Norte (solo x beira de rios) Na região sul as toras são armazenadas diretamente em solos; Na região norte, por conta da grande quantidade de rios e a facilidade no transporte, são armazenadas submersas Problemas decorrentes das condições de armazenamento Fendilhamento de topo: insolação direta, alta temperatura ambiente, alternância chuva-sol; Mancha azul (fungo manchador): espécies de madeira “branca” / baixa densidade; Ataque por agentes biodegradadores; Bactérias: odores indesejáveis. Recomendação geral Tempo e rotação no pátio; Impermeabilização dos topos com solução oleosa ou cera para impermeabilizar (a saída pelas extremidades é dificultada); Grampos para evitar fendilhamento Manter alto teor de umidade; Casca. Preparação das Toras para Laminação Descascamento Finalidade: diminuir o tempo de aquecimento (casca – isolante térmico) Reduzir contaminação; Maior quantidade de extrativos na casca. Facilidade de descascamento: grau de adesão da casca no fuste Em geral coníferas tem maior facilidade de descascamento; Característica peculiar da espécie, independe da densidade da madeira; Verão (casca mais seca): maior facilidade de descascamento quando comparado com o inverno; Toras armazenadas em água: ação de bactérias, maior facilidade de descascamento Métodos/ equipamentos: Ferramentas manuais (facão, machado); Descascador “tipo anel” (boa produtividade) 1 2 Descascador “tipo anel” Descascador “tipo plaina” (indicado para florestas nativas, pois adapta-se a diferentes diâmetros) Descascador “tipo plaina” Descascador “tipo tambor rotativo” (tambor de grandes diâmetros e comprimento; o atrito entre as toras e a parede do tambor realiza o descascamento – usada em indústrias de MDP e MDF.) Descascador “tipo tambor rotativo” Conversão das Toras Traçamento das toras em comprimentos menores Dimensões dos compensados: lâminas compridas ou lâminas curtas Equipamentos: sistema de motosserras ou serra circular de grandes dimensões. Sistema de motosserras Aquecimento Finalidade: aumentar a plasticidade da madeira – tornar mais flexível; Altamente desejável, no entanto é possível realizar a laminação sem esta etapa (mas resulta em menor qualidade das lâminas). Vantagens: Minimizar fendas superficiais: maior resistência à tração perpendicular Melhorar condições de laminação: obtenção de lâminas espessas (muito difícil obter lâminas espessas (~4mm) sem que a tora esteja aquecida); madeiras duras; amolecimento dos nós; menor desgaste das facas. Processos de aquecimento de toras Meio de aquecimento: água quente (cozimento de toras); vapor; água quente e vapor; Classificar as toras em diâmetros pra otimizar o processo Aquecimento por vaporização, onde as toras passam por uma esteira e recebem vapor. Aquecimento por cozimento: As toras são imersas em água quente, onde permanecem por umdeterminado tempo (pelo menos 5 horas (6 horas para pinus com 35 cm de diâmetro; 60 ºC para torneamento, 80 ºC para faqueamento) até serem retiradas. Aquecimento também por cozimento, onde as toras são imersas em água e retiradas quando ficam na superfície. Tanque de acimento de toras / blocos – usada principalmente em faqueadeira. As toras foram processadas em hexágono para valorizar o desenho ou corte na madeira. O processo de faqueamento requer cuidados: são lâminas para decoração, finas, por isso a lâmina precisa estar muito bem aquecida. Geralmente são toras ou espécies tropicais, de madeira nobre, mais densas ou mais duras. A temperatura de aquecimento é mais elevada e demandam maior tempo de aquecimento. A medida que aumenta-se a densidade da madeira, é necessário aumentar a temperatura de aquecimento. Também é preciso aumentar o tempo de aquecimento para toras de diâmetros maiores. Recomendações básicas para aquecimento de toras Remoção da casca antes do aquecimento: a casca é material isolante, dificulta o aquecimento e pode contaminar a água Definir a temperatura final de aquecimento com base na classe de densidade de madeira (espécie); Aquecer as toras em comprimentos maiores: o vapor ou água podem fazer com que as trincas ou rachaduras de topo sejam acentuadas (principalmente em espécies com maior tensão de crescimento) Separar as toras em classes de diâmetro Estabelecer tempo de aquecimento: espécie (classe densidade) / classes diâmetro Laminação Torno Laminação contínua por desenrolamento de toras com superfície curvas; maior produção, corte mais uniforme. Lâminas torneadas são usadas para produção de painéis compensados. Variáveis: Fusos telescópicos: fixação e rotação das toras; fuso externo – início laminação; fuso interno – final laminação; Contra-rolos: evitar a movimentação da tora (alteração na espessura das lâminas); Velocidade de rotação: 50 – 300 rpm / em função da redução do diâmetro da tora durante a laminação: velocidade constante Velocidade de corte: 30 – 50 m/min em função da qualidade das lâminas Velocidade muito baixa: lâminas com superfície áspera e espessura desuniforme 3 Velocidade muito alta: maior fendilhamento da lâmina, menor resistência à tração perpendicular Sistemas centradores e carregadores automáticos de toras Tração perpendicular está associado à qualidade de colagem. Torno laminador desfolhador Carregador/centrador geométrico de toras Carregador/centrador óptico de toras Tapete de lâminas Torno sem fusos – maior rendimento ou aproveitamento da tora (até 4 ou 5 cm de diâmetro) Faqueadeira Lâminas decorativas (espessura 0,5 – 1,0 mm), laminação descontínua com cortes planos, menor fendilhamento. As lâminas faqueadas são mais finas, geralmente de madeiras mais nobres, utilizadas para fins decorativos/ revestimento de painéis ou outros produtos de madeira. Tipos de faqueadeiras Faqueadeira horizontal Faqueadeira horizontal. A madeira fica fixa, a faca desliza pelo trilho e a lâmina é retirada. A passagem da faca é perpendicular ao comprimento da tora. A tora foi preparada como um hexágono para priorizar o desenho da madeira. Faqueadeira vertical Faqueadeira vertical. A madeira se desloca para cima e para baixo. Faqueadeira rotativa/ stay-log A tora é presa e faz um giro de 360º; quando gira, o cabeçote retira a camada de madeira na espessura. Faqueadeira longitudinal/linear O corte ocorre em relação ao topo/comprimento da tora. Junto ao sistema horizontal, é o mais utilizado. Os planos de corte são definidos em função do desenho Facas para Laminação É importante a sua manutenção com frequência; Uma faca bem afiada realiza um corte menos preciso com menor gasto de energia → melhor qualidade da lâmina e melhor colagem. Barra de pressão Função: comprimir a madeira frente ao gume da faca; Minimizar fendilhamento da lâmina (figura central) Controle da espessura Aspereza da superfície Transporte de Lâminas Verdes e Guilhotinagem Sistema de esteira contínuo (mais comum) Sistema de bobina (menos comum) Guilhotinagem 4 Seccionamento do tapete de lâminas em dimensões pré-determinadas. Controle de Qualidade Pode ocorrer tanto em lâminas verdes como secas Controle de Qualidade de Lâminas Verdes Fatores que influenciam na qualidade das lâminas verdes Condições de armazenamento das toras Aquecimento de toras Condições mecânicas, de ajuste e operacionais do torno e faqueadeira Defeitos Manchas superficiais Desuniformidade da espessura Aspereza da superfície Fendas superficiais Ondulações, torções Lâminas felpudas e rugosas Fibras arrancadas Secagem de Lâminas Processo de retirada de água da madeira até um determinado teor de umidade, gerando o mínimo de defeitos, com menor tempo possível e forma técnica e economicamente viável para uso a que se destina. Objetivos básicos da secagem de lâminas: Oferecer condições adequadas para colagem de lâminas; O teor de umidade varia em função do tipo de adesivo e da lâmina no produto final. Colagem com fenilformoldeído (FF): capa = 12%; miolo = 8% Colagem com resina de ureiaformoldeído (UF): capa = 14%, miolo seco = 12%, miolo cola = 8% Colagem fenólica = menor teor de umidade, pois há menor teor de sólidos (48 a 51%) (maior quantidade de água na resina) Na resina ureica o teor de sólidos é de 64 a 66% A lâmina de capa permite maior teor de umidade porque vão entrar em contato com o prato da prensa; e devem estar mais úmidas para que haja a transferência de energia/temperatura da capa para as áreas mais internas. Quanto mais úmida a lâmina estiver, maior será a transferência de calor, mais rápido o aquecimento do painel do processo de prensagem = facilita ou acelera o processo de prensagem; Na colagem ureica, há uma diferenciação entre TU de miolo seco e miolo cola. O miolo seco não receberá adesivo em ambas as faces. Quando recebe linha dupla de cola é preciso que a lâmina esteja mais seca para receber o adesivo em ambas as faces (miolo cola). Secagem de lâminas x secagem de peças de madeira Processo mais fácil: menor espessura, estrutura mais aberta da madeira, flexionamento da madeira durante a laminação. A capacidade dos secadores é dimensionada em função da produção do torno ou faqueadeira. Características ideais da lâmina seca Uniformidade do teor de umidade final Sem ondulações ou depressões Livre de fendas ou rachaduras Superfície em boas condições de colagem Sem alterações da cor natural Mínima contração possível Evitar ocorrência de colapso Secador de câmara convencional. Usada para secagem de peças de madeira, mas pode ser usado para secagem de lâminas, apesar de pouco recomendado por conta da produtividade. Secador de prensa. O fardo de lâminas é colocado entre pratos, que estão aquecidos e transferem temperatura para o fardo, removendo a umidade. Baixa produtividade. Pode ser inserida uma ou mais lâmina no mesmo prato. Caso seja em fardo, pode ocorrer a secagem desuniforme. Necessidade de 5 mão-de-obra. É possível uma ligeira pressão nas lâminas, gerando uma lâmina totalmente lisa ou reta. Secador contínuo de rolos. A lâmina pode sair com ondulações. Sistema mais comum nas indústrias. Secador continuo de telas. Mais usado para lâminas faqueadas pois exercem ligeira pressão, reduzindo defeitos como entortamento e ondulação. Secador a jato. A lâmina é movimentada por rolos, com jatos de aplicação de vapor de ar quente, removendo a umidade. Medidor de umidade de lâminas na saída dosecador. Conjunto de fibras óticas que fazem a varredura da lâmina. Auxilia no controle de umidade da lâmina para o processo de colagem. Defeitos de Secagem Decorrentes das condições inadequadas de secagem, resultando em perdas de material (desclassificação) e problemas na qualidade da colagem. Desuniformidade do teor de umidade final Trincas ou rachaduras Torções e ondulações Adesividade da superfície contaminada Superfície chamuscada Colapso pela retirada drástica da umidade inicial da madeira Alteração na coloração da lâmina pela alta temperatura Classificação das Lâminas Usada para segregar por classes de qualidade, que pode ser posicionada em diferentes partes do painel compensado Pode inutilizar alguma lâmina do processo produtivo Norma ABNT Classificação de lâmina de Pinus: A, B, C+, C, D Parâmetros de Classificação Nós firmes ou mortos, diâmetro máximo e quantidade máxima Trincas: largura x comprimento Reparos de madeira: largura x comprimento Número de emendas em lâminas da capa Juntas abertas: largura máxima Mancha azul Para se ter um painel compensado de melhor qualidade, as lâminas de menor qualidade (maior quantidade de nós e defeitos), são colocadas nas camadas mais internas do compensado. Classificação de lâminas de Pinus Classe A: sem ocorrência de nós. Utilizada para painéis compensados estruturais de maior resistência ou para as camadas superficiais. Classe B: ocorrência de algum nó, esporádico e de pequenos diâmetros. Pode ser usada para camadas superficiais. Classe C+: menor ocorrência de nós e de menores diâmetros 6 Classe C: maior frequência de nós, de maiores diâmetros; trincas e rachaduras de topo Classe D: menor qualidade; proveniente de região próxima ao núcleo nodoso; presença de muitos nós soltos. Sugere-se que seja usada em miolos. PAINÉIS COMPENSADOS MULTILAMINADOS A partir do processo de laminação, principalmente de lâminas torneadas, obtém-se as lâminas para painéis compensados. Uso principalmente de Pinus, especialmente Pinus taeda por sua produtividade e propriedades adequadas à laminação e colagem (propriedades de densidade e químicas da madeira). Conceito O compensado é um painel fabricado através da colagem de lâminas em número ímpar de camadas, com a direção da grã perpendicular entre as camadas adjacentes. Mais comum encontrar painéis de 5, 7 ou 9 lâminas. A construção civil é o principal mercado do produto. Colagem fenólica, recomendada para uso externo pela resistência à umidade. A colagem ureica é pouco usada por conta do nicho de mercado MDF e MDP com esta resina. O painel OSB também é usado na construção civil, mas por possuir menor resistência quando comparado ao compensado, ainda tem menor importância que este. Histórico Início do século XX nos EUA A história dos painéis compensados foi dividida em 3 períodos: 1) 1905 – 1935: Caracterizado pela fase de desenvolvimento de tecnologia básica (indústria, equipamentos para linha de produção) e difusão e ampliação do mercado deste produto. 2) 1936 – 1965: Ocorreu a consolidação das indústrias de compensados, como importante segmento da indústria madeireira. Desenvolvimento do processo produtivo com equipamentos mais modernos, sistemas de secagem mais avançado, melhoria das resinas para colagem dos compensados e sistemas de colagem à alta temperatura. 3) 1966 – 1982: Período de inovação tecnológica na indústria de painéis compensados, onde se utilizou muito a inserção da automação industrial, aperfeiçoamento de equipamentos, secadores de lâminas mais eficientes; aprimoramento de sistemas de prensagem – aumento da produtividade e qualidade com redução de custos no processo. As inovações tecnológicas ainda buscam aumento da produtividade e redução de custos de produção para atingir novos mercados. PNQM: Programa Nacional de Qualidade da Madeira, com a instalação de Sistemas de Gestão da Qualidade na Indústria. Princípio de Produção de Compensados Esquema ilustrativo de compensados de 3, 4 e 5 lâminas. A disposição perpendicular das lâminas garante maior resistência e compensação. As lâminas de capa são paralelas ao comprimento do produto, mas perpendiculares às suas adjacentes. O painel de 4 lâminas possui número ímpar de camadas. As lâminas 2 e 3 (miolo) são consideradas apenas 1 camada com 2 lâminas, de orientação paralela entre si e perpendiculares às lâminas de capa (mantém-se o número ímpar de camadas). Madeira Sólida: Natureza anisotrópica, estrutura heterogênea, diferentes alterações dimensionais e diferente resistência nos sentidos longitudinal e transversal. Compensado: Princípio da laminação cruzada + restrição da linha-cola = geração de um produto com construção balanceada → melhor estabilidade dimensional e melhor distribuição da resistência nas direções longitudinal e transversal. Processo de Produção de Compensados Multilaminados Junção de Lâminas Finalidade: Aproveitamento de lâminas em função da largura e comprimento final do painel Por meio do processo de junção é possível eliminar defeitos e aproveitar “pedaços” de lâminas Lâminas das capas: “inteiras” com uma, duas ou três emendas dependendo da classe de qualidade do painel A partir do processo de faqueamento (pequenas larguras) é possível a junção mesmo em capas. Tipos de Junção Colagem superficial: fios de nylon com resina hot-melt; sentidos transversal/longitudinal (zigue- zague); Colagem superficial: fitas adesivas nos sentidos longitudinal/transversal; Colagem lateral/bordas: aplicação do adesivo na face lateral do pacote de lâminas decorativas e posterior passagem pelo rolo compressor aquecido. Preparação e Aplicação de Adesivo Preparação do Adesivo Equipamento: batedeira de cola Formulação: partes/peso dos componentes – resina, extensor, água, catalisador, materiais de enchimento, aditivos químicos... Definição da formulação: em função do tipo de resina, grau de qualidade do compensado (local de uso/mercado) Parâmetros: viscosidade, teor de sólidos da batida de cola Viscosidade: determinação em copo Ford 8 = tempo escoamento > 40 a 60 s. Em função da densidade da madeira: maior Dm menor tempo; Teor de sólidos: FF (+ 35%); UF (+ 25%). A indústria atualmente usa 28 – 32% em FF. 𝑇𝑆𝑏𝑐 = [𝑅𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 (𝑘𝑔)𝑥 𝑇𝑆 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 (%)] [𝑅𝑒𝑠𝑖𝑛𝑎 (𝑘𝑔) + Á𝑔𝑢𝑎 (𝑘𝑔) + 𝐸𝑥𝑡𝑒𝑛𝑠𝑜𝑟 (𝑘𝑔) + 𝑂𝑢𝑡𝑟𝑜𝑠 (𝑘𝑔)] A distribuição ou deposição adequada do adesivo sobre a lâmina é fundamental para a qualidade da colagem. Formulação para mistura: resina uréia-formaldeído A, B: exportação/ melhor desempenho mecânico, C: mercado interno, D, E: caixaria. A quantidade de catalisador utilizada está associada à quantidade de resina. O teor de sólidos do trigo não é considerado. Formulação para mistura: resina fenol-formaldeído A, B: construção civil, maior resistência mecânica, C, D: caixaria, forma de concreto, tapume. Casca de coco utilizada para controlar a viscosidade da resina. Aplicação do Adesivo Gramatura: quantidade de adesivo (g/m²) Controle de aplicação: uniformidade Cálculo da gramatura: GR (g/m²): mínimo 140 g/m²; padrão 150–160 g/m²; alguns casos: 180 g/m² Gramatura depende da classe de densidade da madeira e espessura da lâmina, ou seja, madeiras de menor densidade sugere-se resinas de maior gramatura; madeiras mais densas consomem menos adesivo e podem ter menor gramatura, assim como lâminas mais espessas demandam mais adesivo, já lâminas mais finas demandam menor gramatura. Linhas de Cola Simples: O adesivo é aplicado em apenas uma das faces da lâmina Dupla: O adesivoé aplicado nas duas faces da lâmina. A quantidade de adesivo será a mesma no final do processo produtivo. Métodos de Aplicação Aplicador de rolos – método mais usado nas indústrias; é prático, simples, fácil de ser manuseado. Rolo doutor ou rolo dosador: controla a quantidade de adesivo. Rolo untador ou rolo aplicador possui ranhuras para movimentar a lâmina no processo de aplicação. A imagem representa a linha de cola dupla. Aplicação por spray. A esteira conduz a lâmina em velocidade constante (geralmente 90m/min), que passa por bico dosador e recebe o adesivo por aspersão. Aplicação em uma das faces da lâmina. Não é utilizado no Brasil para painéis compensados. É importante controlar a viscosidade do adesivo para garantir a quantidade necessária de adesivo na lâmina. Aplicador por cortina. Semelhante ao spray, mas não há pressão para pulverização do adesivo, que cai por gravidade. A abertura do orifício é controlada. Pouco comum no Brasil. É o sistema mais econômico. Montagem dos Compensados Operação de sobreposição de lâminas com adesivo, de acordo com a composição pré- estabelecida, obedecendo o princípio de laminação cruzada. Composição: Lâminas de capa e contra-capa Lâminas do miolo: curtas (miolo cola) e compridas (miolo seco) Relação: número de lâminas x espessura do compensado Espessura do Compensado (mm) Número mínimo de lâminas 04 03 06 03 09 05 12 05 15 05 18 17 21 09 25 09 Espessuras de 15 e 18 mm são as mais comuns, mais produzidas e demandadas pelo mercado consumidor. Sugere-se um número ímpar de lâminas para melhor equilíbrio estrutural: maior balanceamento das forças físicas e mecânicas que buscam empenar o produto final. Tempo de Assemblagem Intervalo de tempo entre montagem do compensado e o carregamento da prensa. Finalidade: transferência e absorção do adesivo nas lâminas Tempo: 40 – 720 min (FF); 60 min (UF) Dependências do tempo de assemblagem: - Ambiente: + temperatura e – UR = menor tempo - Formulação: quantidade adesivo e + água = maior tempo - Polimerização adesivo: + taxa = menor tempo Pré-Prensagem Objetivos: Transferência e melhor distribuição do adesivo Facilitar manuseio do painel no carregamento à prensa Evitar encavalamento de lâminas Pré-prensagem: lotes – número aberturas- prensa Pressão baixa: 4 – 9 kgf/cm² Tempo: 3 – 5, 4 – 9 min. Prensagem dos Compensados Prensa Número de aberturas: 6 a 50 pratos (painéis) Usualmente de 20 a 30 pratos – número excessivo de aberturas pode gerar dificuldades técnicas em termos de projeto estrutural, construção e instalação do equipamento. Carregamento: manual/automático Tempo de carregamento: tempo de abertura da prensa Sistema de aquecimento: elétrico, vapor ou óleo (mais utilizado industrialmente é o vapor) Parâmetros do ciclo de prensagem: Tempo de carregamento da prensa: tempo do primeiro painel até a prensa atingir a pressão máxima. Sugere-se que o tempo de carregamento da prensa não exceda 2,5 minutos. Pressão: depende da densidade da madeira (pinus 10 a 11 kgf/cm²; madeiras mais densas 15 kgf/cm²); pressão excessivo pode esmagar o painel e fugir do padrão adequado; pressão muito baixa não promoverá bom contato entre as lâminas. Temperatura de prensagem: depende do adesivo e do tempo. UF 120 a 150 ºC porque é um adesivo catalisado e tem cura mais rápida. FF 140 a 180 ºC. Tempo de prensagem: maiores temperaturas demandam menor tempo de prensagem. Manutenção dos pratos da prensa: qualidade dos painéis, evitando sujidades. Pressão Função: Transferência do adesivo entre as lâminas Assegurar contato adequado entre lâminas Compressão da madeira reduz espaços vazios (porosidade madeira), aumentar difusão do calor da superfície ao centro do painel Nível de pressão aplicada depende da densidade da madeira, superfície da lâmina: (superfície regular demanda pressão um pouco menor que superfícies mais rugosas) e gramatura (gramaturas maiores, com mais adesivo = menor pressão; gramaturas menores, com menos adesivo = maior pressão) Pressão recomendada: 6 a 10 kgf/cm² para baixa densidade; 10 a 15 kgf/cm² para média a alta densidade. Alta pressão: redução da espessura (tolerância permitida por norma). Temperatura de Prensagem Definida em função da temperatura necessária para cura da resina (UF: 95 a 120 ºC, mas são comumente produzidos de 120 a 140 ºC; FF: 125 a 150 ºC) Prensagem de lâminas deve-se considerar alto teor de umidade e quantidade de adesivo, pois podem gerar maior pressão de vapor, ocasionando bolhas ou delaminação Lâminas das faces com maior teor de umidade: maior difusão térmica para camadas internas Controle da temperatura dos pratos- prensa: uniformidade. Tempo de Prensagem Taxa de cura de resina: adesivos que curam mais rapidamente demandam menor tempo Temperatura de prensagem: à medida que se aumenta a temperatura se reduz o tempo, de forma controlada O tempo de prensagem deve considerar a distância dos pratos da prensa, de forma que a cura chegue até a linha de cola mais interna (considerar espessura do painel). Depende da gramatura e quantidade de água utilizada na batida de cola (maiores gramaturas demandam maior tempo de prensagem, assim como maior quantidade de água no adesivo demanda maior tempo de prensagem). Tempo assemblagem: maiores tempos de assemblagem = menores tempos de prensagem. Teor de umidade das lâminas: lâminas mais úmidas demandam mais tempo para eliminar a umidade. No processo industrial: Colagem FF: T<140 ºC = 1,0 min/mm; T>140 ºC = 0,8 min/mm. Colagem UF: 0,5 min/mm + 2 minutos. Parâmetros de prensagem x qualidade de colagem Acabamento dos Painéis Acondicionamento Cura final da resina Equalização do teor de umidade do painel (48 a 72 h) Resfriamento Reparos e Remendos Emassamento: aplicação de massa acrílica para eliminação de defeitos abertos (como nó solto) Remendo: material de mesma espécie e mesma direção de grã Esquadrejamento Serra esquadrejadeira dupla/ sistema em “L” Cortes laterais = largura / comprimento (1.220 x 2.440 mm) Cortes precisos / lisos = serras com alta velocidade de rotação (6.000 rpm). Controle de Qualidade e Classificação dos Painéis Compensados Defeitos de Fabricação Bolhas: elevação da superfície do painel devido a separação, alta pressão interna Delaminação: separação das lâminas nas bordas devido a falhas de colagem Defeitos abertos: trincas, juntas abertas, furos de nós... Cavalo: sobreposição de lâminas devido a falhas na junção das lâminas Ultrapassagem de cola: manchas de cola na superfície do painel. Propriedades dos Painéis Teor de Umidade Massa Específica Módulo de elasticidade e ruptura: flexão estática Compressão paralela Tração paralela Resistência da linha de cola aos esforços de cisalhamento Absorção de água, inchamento e recuperação em espessura Emissão de formaldeído livre O cisalhamento é o mais importante porque indica o grau de colagem/aderência entre as lâminas; é influenciado pelo adesivo, linha de cola, tempo de prensagem... Controle de Qualidade Medida de resistência ao corte fv (N/mm²) Média da rotura de coesão aparente na madeira w (%) 0,2 ≤ fv < 0,4 ≥ 80 0,4 ≤ fv < 0,6 ≥ 60 0,6 ≤ fv < 1,0 ≥ 40 1,0 ≤ fv sem requisitos PAINÉIS DE LÂMINAS PARALELAS – PLP LAMINATED VENEER LUMBER – LVL É um painel multilaminado estrutural com lâminas ou dispostas no sentido longitudinal e coladas entre si com adesivos sintéticos. Linha de cola Como o painel é um produto estrutural, é indicado quesejam usados adesivos estruturais, sendo o fenolformaldeído o mais indicado. A principal diferença é a orientação de lâminas – em painéis compensados as lâminas possuem as fibras entrecruzadas entre si, já no LVL todas as lâminas são dispostas na mesma direção (paralelas entre si). Geralmente são produtos mais espessos e de maiores dimensões: 1,5 a 2 metros de largura e 2 a 10 m de comprimento; espessuras de pelo menos 18 mm, com no mínimo, por norma, de 25,4 mm. É possível encontrar entre 50 e 80 mm. Sua principal utilização se dá na construção civil como vigas laminadas. Surgiram nos EUA nos anos de 1970 e passaram a ser conhecidos a partir de 1980. Difundiu-se também na Europa e extremo oriente, onde passou a ser produzido e amplamente utilizado. Processo Produtivo Processo bastante similar com os compensados multilaminados. É produzido a partir de lâminas de toras torneadas. A etapa mais importante no processo é a classificação, pois o painel LVL é um produto estrutural, relacionado exclusivamente à sua resistência. Seccionamento de Lâminas A tora, já convertida em lâminas, possui a regularidade das laterais no tapete (extremidades do comprimento final), e, como o processo de produção ou montagem se dá em camadas, é necessário realizar o corte (destopamento) das extremidades da lâmina) Destopamento das extremidades da lâmina, em vermelho. Controle de Umidade O controle de umidade é importante por conta da espessura do produto. Lâminas mais úmidas que o esperado podem ocasionar problemas. O ideal é padronizar a umidade das lâminas ou aumentar o tempo de prensagem. A perda de painéis de LVL são muito mais custosas em razão das suas dimensões. Não há indústrias consolidadas para produção de LVL. Painéis LVLs são muitas vezes importados para atender o mercado. Aplicação do Adesivo Há mistura dos componentes para a produção do adesivo fenolformaldeído (FF), que não é aplicado no seu formato puro. É preciso controlar os parâmetros da batida de cola, principalmente viscosidade e teor de sólidos (superior a 35%). Montagem do Painel A lâmina que recebeu o adesivo é movimentada pelo meio de esteiras. Todas as lâminas sempre são montadas com a orientação das fibras sempre no mesmo sentido, caracterizando este painel. Aplicação de adesivo por cortina: linha de cola simples. É montado como um grande painel contínuo, onde as lâminas são dispostas em “escadinha” para evitar o ponto de fragilidade. Uma indústria de painel LVL é mais automatizada que indústrias de painel compensado do Brasil. Prensagem Prensagem em pratos (monopratos); É prensado um painel por vez. Baixa produtividade 140 a 180 ºC, com tempo bastante elevado (grande espessura). Alto valor agregado. Descarregamento da Prensa Como um painel possui grandes comprimentos, o mesmo é prensado em partes. O painel é seccionado para os tamanhos desejados. Usos Estrutura e preenchimento de paredes externas Tesouras Estrutura de um ginásio PAINÉIS COMPENSADOS SARRAFEADOS Há uma compensação de esforços por sarrafos, que compõem esse tipo de painel. Os sarrafos de madeira são revestidos por lâminas de transição para então receber lâminas de capa. Vantagem de utilização ou reutilização de subprodutos de madeira, que normalmente seriam utilizados para gerar energia. Uso de peças não-conformes e/ou costaneiras. Não é um produto estrutural, não sendo necessário, portanto, alta resistência. Constituição: Painel fabricado com o miolo constituído de sarrafos e revestidos com lâminas de madeira. Lâmina de Transição Geralmente 2 a 3 mm de espessura Lâminas torneadas, de espécies de menor valor agregado. As lâminas de transição são perpendiculares em relação à orientação das fibras do sarrafo (compensação de esforços) Lâmina de Capa A lâmina de capa é esteticamente bonita, servindo de revestimento; lâmina mais fina, faqueada. Não é recomendado colar a lâmina de capa logo acima dos sarrafos, pois não fica esteticamente bonito e não há compensação de esforços. Produção dos Painéis Sarrafeados Preparação dos Sarrafos O painel compensado sarrafeado faz o reaproveitamento de subprodutos da serraria. É possível utilizar toras de madeiras desdobradas que passam pelo processo de secagem e posteriormente são dimensionadas. Normalmente os sarrafos têm 1 m de comprimento, 10 a 15 cm de largura e 2 a 6 cm de espessura. O sarrafo é seco e pré-preparado antes de ser estocado. A principal matéria-prima pra compor o miolo de sarrafos vem do pinus (fácil colagem, boa estabilidade, pouco problema com extrativos), com nós, defeitos e/ou baixa qualidade. No Brasil a produção de sarrafeados é pequena, sendo sua produção mais concentrada no sul do país. Dimensões dos Sarrafos NBR 7203 Espessura 2,0 – 4,0 cm Largura 2,0 – 10,0 cm (mais comum 4-5 cm) Peças mais estreitas garantem maior estabilidade do painel, maior aproveitamento da madeira e maior custo com adesivo (caso a colagem dos sarrafos seja feita lateralmente) e operação. Anisotropia de contração: AC = CT/CT = estabilidade dimensional. Junção de Sarrafos Colagem lateral: adesivo PVAc, prensa de alta frequência → custo bastante elevado; Amarração: máquina de fluxo contínuo, com fios de nylon e cola hot-melt → mais comum. O fio é colocado sobre os sarrafos transversalmente ao comprimento dos sarrafos, quando passa por um rolo compressor aquecido que derrete a cola do fio e realiza a colagem dos sarrafos. Para o seccionamento do painel na saída da amarração dos sarrafos, usa-se uma serra circular. Colagem das Lâminas de Transição A colagem das lâminas de transição é realizado por lâminas transversais: faces superior e inferior Usa-se prensa quente; Resina ureiaformaldeído pelo custo, uso interno e coloração do adesivo (transparente após secagem). Prensagem Sarrafos + lâminas de transição Primeira prensagem para cura dos adesivos Há a necessidade de aplicação de temperatura por conta do adesivo termofixo. Após prensagem as peças são levadas para dimensionamento (esquadrejamento) e para receber a lâmina de capa. Lâmina de Capa São esteticamente bonitas, de qualidade superior e decorativas. Formada pela junção de lâminas faqueadas (juntadeira de lâminas – fios de nylon ou fitas adesivas). O painel com sarrafo e lâmina de transição passa novamente pelo sistema de aplicação de adesivo por rolos e recebe adesivo nas lâminas de transição para então aplicar a lâmina de capa. Uso de ureiaformaldeído. Após a prensagem há o descarregamento da prensa. Como a lâmina de capa é muito fina e não há necessidade de aquecer até o miolo dos sarrafos, o tempo de prensagem é relativamente pequeno. Acabamento Após estabilização do painel (resfriamento de ~48 h), há o acabamento Esquadrejamento: Corte na lateral e comprimento para remover excessos e deixar as laterais regulares Lixamento: Calibração na espessura e “alisamento” da superfície. É importante dar atenção à lâmina de capa, que é muito fina e pode danificá-la. Embalagem e expedição. Aplicações dos Painéis Compensados Sarrafeados Construção civil: portas, revestimento de paredes, estrutura de piso... Móveis: tampos de mesa (maior aplicação) Embalagens: caixaria. Sempre para uso interno, deve-se cuidar com a umidade. Painéis Colados Lateralmente – EGP Painel composto por sarrafos de madeira serrada unidos por meio da colagem lateral. Eles podem ou não ter colagem de topo ou podem ser unidos por meio de finger joint PMVA = produto de maior valor agregado pois agregavalor a um subproduto madeireiro Vantagens Aproveitamento de resíduos da serraria (costaneiras e peças não-conformes) que seriam descartadas e/ou enviadas para uso de energia. Pode ser usada por toras de pequenos diâmetros (desbastes, madeiras mais finas) que possuem menor valor agregado. Aumenta-se o rendimento industrial pelo uso de peças que seriam descartadas Pela colagem há a melhoria na estabilidade dimensional (menos tensão na linha de cola) Boa resistência mecânica Ampla variedade de dimensões – facilita sua utilização Considerado um produto de madeira sólida – textura e cor de aparência Painel que a indústria geradora não demanda grandes investimentos. Dimensões de 25 a 50 mm de largura e 15 a 30 mm de espessura. O comprimento é variável para melhor aproveitamento da peça de madeira. Quanto menor a dimensão dos sarrafos, melhor a estabilidade dimensional dos produtos. Dimensões de comercialização: grande flexibilidade de dimensões, podendo ser encontrados por espessuras de 12 a 30 mm, larguras de 200 a 1.200 mm, 2 a 3 m de comprimento (comum 2,10 m). Usos na movelaria, portas e revestimentos de parede são os mais comuns. É possível encontrar painéis com a presença de nós, pela preferência do mercado, mas é mais comum o uso de madeira clear. Matéria-Prima Principais espécies para geração do produto são Pinus taeda e pinus em geral Espécies de eucalipto podem ser utilizadas (apesar da maior instabilidade dimensional). Grande produção pela teca (Tectona grandis) As indústrias de painéis EGP estão situadas principalmente no sul do Brasil. Pode ser quaisquer espécies, oriundas de toras e toretes ou costaneiras e subprodutos. Densidades de no máximo 0,7 g/cm² Interessante a utilização de matérias-primas oriundas de madeiras tropicais nativas, no entanto a colagem de madeira tropical tem diversos desafios pela sua densidade e teor de extrativos. Teor de umidade de 8 a 12% para colagem do painel EGP. Quanto mais estável a madeira, menores as tensões na linha de cola. Estabilidade Dimensional Anisotropia de Contração Quanto maior a AC maiores as suas deformações → tensões na linha de cola, que tende a descolar o produto. Sugere-se a utilização de madeiras com baixa anisotropia (mais estabilidade) e baixo teor de extrativos e de inorgânicos. Secagem e Desdobramento Após o desdobro das toras, o material vai para as estufas de secagem. Após a secagem, será processado para definição de largura e espessura do produto, e também destopo para eliminação de defeitos. Classificação e Fresagem de Topo Após o desdobramento as peças são classificadas Realização da ranhura ou remendas de topo. Os painéis EGP podem ou não ocorrer colagem de topo. A colagem de topo reta tem baixa resistência e por isso é pouco utilizada São utilizadas ranhuras de topo do tipo finger joint. São realizadas as emendas nas duas extremidades do sarrafo. Aplicação de Adesivo Geralmente realizado pelo sistema de rolo de espuma; Adesivo PVA – poliacetato de vinila: linha de cola transparente após a cura; É possível curar sob alta frequência ou à frio. Sugere-se controlar a aplicação de cola: pelo menos 75% da superfície do dente deve receber adesivo, e o restante pode ser empurrado para a região ranhurada Colagem de Topo Os sarrafos são colados em topo, formando uma ripa comprida, quando recebe pressão. A formação é relatividade rápida. Mais comum a cura em temperatura ambiente. A prensagem lateral é usada em alta frequência para maior produtividade. Após a colagem de topo, será aplainada no topo e nas laterais. Não se deseja ter falhas ou espaços em aberto na colagem de topo – pode haver entrada de umidade e redução da resistência e descolagem Aplainamento: as laterais devem ter um bom contato entre si para colagem Aplicação de adesivo na lateral Geralmente por rolo Linha de cola simples – apenas uma lateral das ripas recebe cola. Sugere-se 180 a 200 g/m². Adesivos Classes de resistência do adesivo, principalmente à umidade Gramatura Colagem de topo e lateral Para a lateral pode ser usado outros tipos de adesivo, a depender do objetivo. Montagem do Painel Podem haver painéis estreitos ou largos, de diferentes comprimentos. Prensagem dos Painéis Pode haver duas situações Prensagem à frio: temperatura ambiente Prensagem à alta frequência (maior produtividade (4 a 5 min) mas maior custo com energia e manutenção). O painel montado será colocado nas prensas, onde aplica-se pressão à um determinado tempo. 50 min a 1h para prensagem à frio para cura do EPI 1h a 1h50 min para prensagem à frio para cura do PVA Lixamento e Calibração Aferição e corte final para lixamento Calibração da espessura para comercialização Alisamento e limpeza de superfície Acabamento dos Painéis Prontos para serem comercializados. Avaliação da Qualidade Aplicações Amplamente utilizados na indústria moveleira como móveis e tampos de mesa, painéis de TV Podem ser utilizados na construção civil como estruturas ou revestimento de paredes. PMVA = Produto de Alto Valor Agregado a
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