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1 PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA Prof. Setsuo Iwakiri UFPR INTRODUÇÃO � HISTÓRICO > � 1914: Primeira fábrica > painéis fibras isolantes > processo úmido � 1930: Primeira fábrica > painéis fibras duras > processo úmido � 1931: Suécia > desenvolvimento > desfibrador “Asplund” > sistema contínuo > integrado – cozimento / desfibramento � 1943: Desenvolvimento > sistema de formação do colchão > método pneumático (base – processo seco / semi-seco) � 1951: Início > produção painéis de fibras duras – processo semi-seco � 1952: Desenvolvimento > planta piloto > produção > painéis de fibras duras – processo seco � 1975: Início > produção > painéis de fibras de média densidade “MDF” 2 INTRODUÇÃO � CONCEITO > Painéis de fibras de madeira � Painéis produzidos com fibras de madeira, cuja adesão primária se processa através do entrelaçamento das fibras e pelas propriedades adesivas da lignina. � CARACTERÍSTICAS > � Produto > com estrutura altamente homogêea / isotrópica > uso de fibras individualizadas > deposição aleatória ao plano do painel INTRODUÇÃO � USOS > � Isolamento térmico e acústico � Divisórias internas � Móveis � Portas � Molduras � Revestimentos em geral 3 CLASSIFICAÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA � Não prensados � Painéis isolantes (semi-rígido): 0,02 a 0,15 g/cm³ � Painéis isolantes (rígido): 0,15 a 0,40 g/cm³ � Prensados � Painéis de média densidade: 0,50 a 0,85 g/cm³ � MDF Light: 0,50 a 0,60 g/cm³ � MDF Standard: 0,65 a 0,75 g/cm³ � HDF (delgado): 0,85 g/cm³ � Painéis de fibras duras: 0,80 a 1,20 g/cm³ � Painéis de alta densificação: 1,20 a 1,45 g/cm³ MATÉRIA PRIMA � MADEIRA > � Fonte > toretes / resíduos processamento / cavacos � Coníferas > coloração clara / baixa densidade / fibras longas / parede celular delgada / curvam e colapsam facilmente > maior área adesão � Folhosas > fibras curtas / parede celular espessa � ADESIVOS / ADITIVOS > � Resina UF � Resina MUF > HDF (piso) � Emulsão parafina (1%) � Retardantes fogo (fosfato amonia, bromato amonia, ... ) � Produtos preservantes > fungos e insetos (hexaclorociclohexano) 4 PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA > > Processo Úmido < PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA – > Processo Seco < 5 > Desfibramento da madeira < � DESCASCAMENTO DAS TORAS � Método abrasivo – tambor rotativo > atrito entre as toras e parede do tambor / sistema de aspersão de água > Desfibramento da madeira < � DESCASCAMENTO DAS TORAS � Método mecânico > cisalhamento do câmbio > facas rotativas 6 > Desfibramento da madeira < � GERAÇÃO DE CAVACOS > � Picador de disco / tambor > toretes > cavacos � Classificador de peneira > dimensões > over size / padrão / finos � Cavacos maiores > moinho martelo > redução � Detector de metais � Lavagem > Desfibramento da madeiras < � DESFIBRAMENTO – PROCESSO MECÂNICO (1) � Desfibramento direto pressionando as toras contra o rebolo em contato com água 7 > Desfibramento da madeira < � DESFIBRAMENTO – PROCESSO MECÂNICO (2) � Transformação das toras em cavacos � Transformação dos cavacos em fibras no moinho de discos > Desfibramento da madeira < � DESFIBRAMENTO – PROCESSO TERMO-MECÂNICO � Processo contínuo e integrado / fechado > digestor / alimentador / desfibrador pressurizado � Digestor > T (170 – 180°C), P (0,8 – 1,0 Mpa), t (20 – 60 s) � Alimentador de rosca (digestor > desfibrador) � Desfibrador de discos pressurizado � Vantagens > � Baixo consumo > energia térmica e mecânica � Alto rendimento > 90 – 95% � Polpa uniforme e alto refinamento 8 > Desfibramento da madeira < � Processo “ASPLUND” - termomecânico > Desfibramento da madeira < � DESFIBRAMENTO – PROCESSO MASONITE � Princípio > alta pressão e temperatura > despressurização brusca > “explosão” � (1) Digestor > Pressão = 42 kgf/cm² (1 min) � (2) Elevação pressão > 70 – 80 kgf/cm² / temperatura de 290°C / (5 seg.) � Despressurização brusca > cavacos > fibras � Desvantagens > � Baixo rendimento > 80 – 85% (fibras “quebradas”) � Processo descontínuo 9 > Desfibramento da madeira < � Processo Masonite PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Preparação da massa de fibras < � Preparação da massa de fibras > � Lavagem / peneiramento � Refinador > fragmentos não desfibrados � Tanques > suspensão de fibras + água > controle da consistência (1% = 1 g fibras / 100 ml água) � Função da água na suspensão de fibras > � Auxiliar > manuseio do material � Assegurar > homogeneidade > deposição das fibras � Manter > uniformidade da espessura e densidade do painel � Posicionamento horizontal das fibras > • Propriedades uniformes • Minimizar problemas > texturas > aspereza / absorção de água / acabamento superficial. � Caixa engomadora > adição de produtos químicos (parafina) 10 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Formação do colchão < � Formação do colchão > � Processo de deposição > suspensão de fibras + água > tela fomadora > � Caixa formadora > descontínuo � Fourdrinier > contínuo > máquina formadora papel � Cilindro � Compressão do colchão > ajuste espessura / conformação material PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Formação do colchão < � Processo - caixa formadora 11 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Formação do colchão < � Processo - Fourdrinier PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Secagem dos painéis < � Fase > consolidação dos painéis � Secagem do colchão > umidade de 50 – 80% > 3% � Principais tipos de secadores > � Secador tipo túnel � Secador de pratos aquecidos � Secador contínuo de rolos > • Mais empregado • 3 - 20 linhas de alimentação • Comprimento > 90 m / Largura > 3,6 m • Tempo secagem > função > espessura / densidade painel > 1:30 - 5:00h • Temperatura > entrada: 230°C / saída: 170°C � Painéis tipo > S-0-S 12 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Secagem dos painéis < � Secador contínuo de rolos PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Secagem dos painéis < � Tempo de secagem em função da espessura e densidade dos painéis isolantes > � Espessura Tempo secagem Densidade � 3,2 mm 1,5 h 0,268 g/cm³ � 12,7 mm 4,0 h 0,260 g/cm³ � 25,4 mm 5,0 h 0,254 g/cm³ 13 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES > Acabamento dos painéis < � Acabamento dos painéis � Esquadrejamento � Tratamento: aplicação retardantes fogo, proteção contra fungos e insetos � Aplicação de materiais de revestimento PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Preparação da massa de fibras < � Preparação da massa de fibras > � Lavagem > peneiramento � Refinador > fragmentos não desfibrados � Tanques > suspensão de fibras + água > controle da consistência (1%) � Caixa engomadora > adição de produtos químicos > parafina 14 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Formação do colchão < � Processo úmido > � Fourdrinier (processo contínuo) � Pré-prensagem > rolos compressores � Pré-esquadrejamento � Prensagem a quente PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Formação do colchão < � Processo seco > � Aplicação adesivo / aditivos > secagem das fibras � Formação do colchão (mecânico / ar) � Pré-esquadrejamento / cortes laterais / altura colchão � Prensagem a quente 15 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Formação do colchão < � Processo de formação a seco PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Prensagem dos painéis < � Prensagem dos painéis > � Processo úmido > S-1-S � Diagrama de prensagem – 3 fases > • (1) Alta pressão / menor tempo > remoção água / atingir espessura final • (2) Baixa pressão / maior tempo > remoção vapord’água • (3) média pressão / menor tempo > cura final resina � Pmx: 52 kgf/cm²; T: 180-210°C; tempo 6-15 min � Processo seco > S-2-S � Maior pressão e temperatura / menor tempo � Pmx: 70 kgf/cm²; T: 260°C; tempo: 2,5 min (3,2mm) 16 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Tratamento dos painéis < � Tratamento témico > � Melhorar > propriedades > flexão estática (25% + MOR) � Aquecimento > câmara > circulação de ar / temperatura controlada � Temperatura > 150 – 165°C � Tempo > 5 h (3,2 mm) � Efeitos > mudanças físico-químicas � Tratamento com óleo > � Processo menos utilizado � Impregnação > painéis > óleo aquecido – óleo linhaça (4 – 8% base peso seco painel) � Métodos > imersão, pulverização, “escovamento” � Aquecimento em câmara > T (160-170°C) / tempo (6-9 h ) > endurecimento óleo / reações com fibras � Restrição > problemas ambientais PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS > Tratamento dos painéis < � Umidificação e acondicionamento > � Prensagem a quente + tratamento térmico > baixo teor de umidade � Umidificação > câmaras > UR = 80 - 85% / T = 40 – 45°C / tempo = 5 – 6 h. � Umidificação > câmaras > atmosfera saturada / T = 60°C � Acondicionamento > TUeq = 10 – 12% � Acabamento dos painéis > � Esquadrejamento � Revestimentos � Perfuração / entalhes 17 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Desfibramento < � Pré-aquecimento dos cavacos > digestor � T: 170 – 180°C / t: 2 – 5 min. � Incorporação de parafina � Desfibrador pressurizado > � Rotação discos > 1500 rpm � Abertura entre discos > 0,2 – 0,4 mm � Figura > desfibrador pressurizado � Figura > qualidade das fibras > desfibrador pressurizado / atmosférico) 18 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Desfibramento < � Desfibrador pressurizado PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Desfibramento < � Configuração das fibras – desfibrador atmosférico / pressurizado 19 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Aplicação de resina / Secagem de fibras < � Aplicação de Resina > UF (8 – 10% / peso fibras) + MF (5 – 10% / UF) > início > tubulação de secagem � Processo de secagem > sistema “flash” > um / dois estágios > > sistema pneumático de arraste do material � Geração de calor > gás, óleo, resíduo madeira � Secador de um estágio > tubo de 70 m. � Secador de dois estágios > tubos de 122 m. � 1°estágio > T (200 – 316°C) > remoção água livre (30 %) � 2°estágio > T (38 – 82°C) > remoção água impregnação (12%) PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Aplicação de resina / Secagem de fibras < � Secador de fibras – sistema “flash” 20 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Formação do colchão / Pré-prensagem < � Processo contínuo > estação formadora (mecânico / pneumático) � Controle de deposição do material > densidade e espessura do painel � Pré-prensagem a frio > � Redução da espessura do colchão � Redução do volume de ar > melhorar transferência calor � Pré-compactação colchão > facilitar transferência > prensa � Pré-prensagem – alta frequência > � Aquecimento > camadas internas > redução tempo prensagem PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Formação do colchão < � Estação formadora / pré-prensa – MDF 21 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Prensagem dos painéis < � Prensa de pratos > uma / múltiplas aberturas � Prensa de calandra (painéis finos) � Prensa contínua > � Comprimento > + 40,0 m � Cintas de aço (superior / inferior) com mecanismos compressão � Fonte de aquecimento > óleo de silicone aquecido � 1ª metade > maior pressão e temperatura > redução espessura � 2ª metade > compactação > espessura final do painel > cura resina PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Prensagem dos painéis < � Prensa contínua plana 22 PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Prensagem dos painéis < � Prensa contínua – sistema de prensagem PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF) > Acabamento dos painéis < �Esquadrejamento > painéis master �Resfriamento / acondicionamento �Esquadrejamento final �Lixamento �Classificação �Revestimentos > pintura / papel finish foil (FF) / papel melamínico (BP) / lâminas de madeira / laminado de alta pressão (fórmica), ...
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