paineis de madeira

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PAINÉIS COMPENSADOS
Prof. Setsuo Iwakiri
UFPR - DETF
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INTRODUÇÃO
DESENVOLVIMENTO INDÚSTRIAS DE COMPENSADOS >
Período >1905 a 1935 > Desenvolvimento tecnologia básica
Equipamentos > guilhotina, passadeira de cola, prensa, ...
Difusão > produto > mercado
Prensagem a frio > adesivo a base de proteína animal
Período > 1936 a 1965 > Consolidação indústrias compensados
Sistemas de prensagem mais avançados (prensa quente)
Uso > resinas termofixas > FF, UF (cura quente)
Período > 1966 a 1982 > Inovações tecnológicas
Materiais > resina, catalisadores, ... > melhoria qualidade colagem / redução tempo de prensagem
Secadores mais eficientes
Prensas automáticas > múltiplas aberturas
melhoria qualidade > aumento produtividade > redução custo
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INTRODUÇÃO
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. 
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Madeira sólida >
Natureza anisotrópica / estrutura heterogênea > diferentes alterações dimensionais / resistência > sentidos longitudinal e transversal
Compensado >
Princípio laminação cruzada + restrição linha cola > produto > construção balanceada >
Melhor estabilidade dimensional
Melhor distribuição > resistência > direção longitudinal / transversal
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Figura – Esquema ilustrativo de compensados de 3, 4 e 5 lâminas
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Figura – Ponto de balanço das forças no painel compensado
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
DESEQUILÍBRIO ESTRUTURAL > PAINEL COMPENSADO
Exposição > uma face painel > ambiente externo / alta UR
Defeitos fabricação > empenamentos >
 
Empenamento > lâminas > espécies / densidades diferentes > capas
Empenamento > lâminas > teores umidade diferentes > capas
Empenamento > lâminas > espessuras diferentes > capas
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Figura - empenamento > lâminas de diferentes espécies / densidades nas capas
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Figura - empenamento > lâminas com diferentes teores umidade nas capas
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PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS
Figura - empenamento > lâminas de diferentes espessuras nas capas
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PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMPENSADOS MULTILAMINADOS
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> Juntagem de lâminas <
Finalidade > aproveitamento > lâminas > função > largura e comprimento final do painel
Lâminas das capas > “inteiras”, com uma / duas / três emendas > classe de qualidade do painel
Lâminas miolo > aproveitamento larguras variáveis
Processos de juntagem de lâminas >
Colagem superficial > fios de nylon com resina hot-melt (termo-fusível) > aplicado com sistema de rolo aquecedor > sentidos transversal / longitudinal (zigue-zague)
Colagem superficial > fitas adesivas perfuradas > sentidos longitudinal / transversal
Colagem lateral / bordas > aplicação adesivo na face lateral de pacotes de lâminas decorativas > juntagem > compressão placa aquecedora 
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> Juntagem de lâminas <
Figura – Juntadeira de lâminas (Fio resinado)
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> Juntagem de lâminas <
Figura – Juntadeira de lâminas (fita adesiva)
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Preparação do adesivo >
Equipamento > batedeira de cola
Formulação > partes/peso > componentes > resina, extensor, água, catalisador, materiais enchimento, aditivos químicos...
Definição da formulação > função > tipo de resina / grau qualidade do compensado (local de uso / mercado)
Parâmetros > viscosidade; teor sólidos batida de cola
Viscosidade > determinação > copo Ford 8 > tempo escoamento > 30 a 60s > função da densidade madeira > maior Dm > menor tempo (V)
Teor de sólidos > FF ( + 35%) / UF ( + 25%)
 TSbc = [Resina (kg) x TS resina (%)] : [Resina (kg) + Água (kg) + 	 Extensor (kg) + Outros (kg)]
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – batedeira de cola
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 > Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Formulação para mistura > resina uréia-formaldeído
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 > Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Formulação para mistura – resina fenol-formaldeído
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Aplicação do adesivo >
Gramatura > quantidade adesivo (g/m2)
Controle de aplicação > uniformidade
Cálculo da gramatura >
GR (g/m2) = (Peso molhado - peso seco) : (C x L)
Gramatura > função >
Classe densidade madeira
Espessura lâmina
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Gramatura em função da espessura da lâmina e classes de densidade 	 da madeira
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 > Preparação e aplicação de adesivo <
(A) Aplicador de rolos >
Dois cilindros de metal (superior / inferior) > revestidos de borracha com pequenas ranhuras (V)
Função > compressão > movimentação lâmina / transferência adesivo
Rolos menores > controle > gramatura
Velocidade aplicação > 15 a 21 m/min
Vantagens >
Aplicação nas duas faces da lâmina
Desvantagens >
Pressão rolos > evitar compressão excessiva > lâminas
Contato direto > rolo / lâmina > problemas limpesa / recuperação adesivo
Maior consumo adesivo
Falha > distribuição adesivo > lâminas c/ superfície irregular
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – Aplicador de rolos
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – Passadeira de cola / rolos
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> Preparação e aplicação de adesivo <
(B) Aplicador de spray >
Processo atomização > bicos
Aplicação > uma face da lâmina
Velocidade aplicação > 15 – 30 m/min
Vantagens >
Boa distribuição adesivo > superfície irregular
Menor consumo adesivo > recuperação adequada / reutilização
Desvantagens:
Alteração fluxo de aplicação > aumento viscosidade adesivo > inverno
Uso dispositivos aquecimento adesivo > T = 32 – 38°C
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – Aplicador por spray
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – Aplicador por spray
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> Preparação e aplicação de adesivo <
(C) Aplicador por cortina >
Aplicação > gravidade > abertura > parte inferior >reservatório de cola
Aplicação > numa face da lâmina
Velocidade > 76 a 91 m/min
Vantagens >
Boa distribuição adesivo > superfície irregular
Menor consumo adesivo > recuperação adequada / reutilização
Desvantagens >
Alteração fluxo de aplicação > aumento viscosidade adesivo > inverno
Uso dispositivos aquecimento adesivo > T = 32 – 38°C
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Figura – Aplicador por cortina
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela - Consumo de adesivo para três diferentes processos de aplicação
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> Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Relações entre a espessura e número de lâminas com os parâmetros de colagem > espessura painel: 12,5 mm.
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> montagem dos compensados <
Operações > sobreposição lâminas com adesivo > composição pré-estabelecida / princípio de laminação cruzada
Composição >
Lâminas da capa e contra-capa
Lâminas do miolo > curtas (miolo cola) / compridas (miolo seco)
Tabela – Relação > número de lâminas x espessura do compensado
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> montagem dos compensados <
Figura – lâminas miolo cola (curtas) / miolo seco (compridas)
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 > montagem dos compensados <
Tempo de assemblagem >
Tempo > montagem > carregamento da prensa
Finalidade > transferência / absorção do adesivo > lâminas
Tempo > 40 – 720 min (FF) / 60 min (UF)
Dependências do tempo assemblagem >
Ambiente > + Temperatura/ - UR > menor tempo
Formulação / quantidade adesivo > + água > maior tempo
Polimerização adesivo > + taxa > menor tempo
Dimensionamento > etapas > preparação / aplicação adesivo > montagem > assemblagem > depende > fatores >
Capacidade produtiva da prensa > número de aberturas / pratos
Sistema carregamento prensa > manual / automático
Tempo prensagem > 
Tempo de cura / reatividade > adesivo
Espessura do painel
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> Pré-prensagem <
Objetivos >
Transferência / melhor distribuição adesivo
Facilitar manuseio do painel > carregamento prensa
Evitar encavalamento lâminas / pré-cura resina
Pré-prensagem > lotes > número aberturas prensa
Pressão baixa > 4 – 9 kgf/cm²
Tempo > 4 – 9 min.
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> Pré-prensagem <
Figura – Pré-prensa
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> Prensagem dos compensados <
Prensa >
Número de aberturas > 6 – 50
Carregamento manual / automático
Sistema de aquecimento > vapor + / óleo quente
Parâmetros do ciclo de prensagem >
Tempo de carregamento da prensa
Pressão 
Temperatura de prensagem 
Tempo de prensagem
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> Prensagem dos compensados <
Figura – sistema de carregamento e descarregamento automático de uma prensa
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> Prensagem dos compensados <
Figura – Prensa quente
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> Prensagem dos compensados <
Tempo de carregamento da prensa >
Tempo transcorrido a partir do carregamento do primeiro painel na prensa até atingir a pressão especificada
Carregamento rápido > maior produtividade > evitar pré-cura > primeiras chapas
Tempo carregamento > colagem fenólica > menor 2’30”
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 > Prensagem dos compensados <
Pressão >
Função >
Transferência do adesivo entre as lâminas
Assegurar contato adequado > entre lâminas
Compressão madeira > reduzir espaços vazios (porosidade madeira) > aumentar difusão calor > superfície > centro painel
Nível de pressão aplicada depende > densidade madeira / superfície da lâmina / gramatura (tabela)
Pressão recomendada > 6 – 10 kgf/cm² (baixa densidade); 10 – 15 kgf/cm² (média – alta densidade)
Alta pressão > redução espessura (tolerância - norma)
Ajuste da pressão >
P. total = (P. específica x Área colagem) : Somatória área pistões
P. total = pressão manômetro
P. específica = pressão efetiva aplicada sobre a superfície do painel
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> Prensagem dos compensados <
Tabela – Interações entre a pressão e alguns parâmetros de produção
Madeira menor densidade > alta pressão > redução espessura painel
Lâmina áspera > alta pressão > melhor contato / aproximação lâminas
Maior gramatura > baixa pressão > evitar ultrapassagem adesivo / derramamento bordas
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 > Prensagem dos compensados <
Temperatura de prensagem
Definida > função > temperatura necessária para cura da resina
UF: 95 – 120°C
FF: 125 – 150°C
Prensagem > lâminas > (+) teor umidade / (+) adesivo / (+) extensão > maior pressão vapor > bolhas / delaminação
Lâminas das faces com maior TU > maior difusão térmica para camadas internas
Controle > temperatura pratos prensa > uniformidade
Gradiente temperatura > prato prensa x madeira > inverno > maior redução temperatura pratos (recuperação lenta) > Cura adesivo
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 > Prensagem dos compensados <
Tempo de prensagem >
Tempo prensagem > função >
Taxa de cura da resina
Temperatura prensagem
Distância > pratos da prensa > linha cola + interna (espessura painel)
Gramatura / grau extensão (água)
Tempo assemblagem
Teor umidade lâminas
Processo industrial > 
Colagem FF > T (-) 140°C = 1,0 min/mm; T (+) 140°C = 0,8 min/mm
Colagem UF > 0,5 min/mm + 2 min
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 > Prensagem dos compensados <
Fórmula básica > cálculo do tempo de prensagem
Tp = Tb + ( DLC+ x Ta )
Tp > tempo de prensagem (tempo permanência)
Tb > tempo básico (2 a 4 min) > tipo adesivo / temperatura prensa
DLC+ > distância (mm) da superfície do painel > linha cola mais interna
Ta > tempo aquecimento (min/mm)
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> Prensagem dos compensados <
Figura – espessura do painel / tempo de prensagem
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 > Prensagem dos compensados <
Tabela – Esquema de prensagem / resina UF
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> Prensagem dos compensados <
Tabela – Esquema de prensagem / resina FF
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> Acabamento dos painéis <
Reparos e remendos >
Emassamento > aplicação > massa acrílica > eliminação defeitos abertos
Remendos > material mesma espécie > mesma direção grã 
Acondicionamento >
Cura final da resina
Equalização do teor umidade do painel
Resfriamento
Esquadrejamento >
Serra esquadrejadeira dupla / sistema em “L”
Cortes laterais – largura / comprimento (1.220 x 2.440 mm)
Cortes precisos / lisos > serras alta velocidade rotação (6.000 rpm)
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> Acabamento dos painéis <
Figura – Esquadrejadeira
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 > Acabamento dos painéis <
Calibração e lixamento >
Finalidade > ajuste > espessura e acabamento superficial
Lixadeira de cilindros >
Dois ou mais cilindros revestidos com lixa > granulometria maior (calibração) / menor (acabamento)
Lixadeira de correias >
Dois ou mais cilindros p/ apoio da lixa na forma de correia
Maior área de contato lixa > madeira > resulta em vantagens >
Maior vida operacional lixa
Menor frequência de trocas
Menor aquecimento lixa > evita queima da superfície da madeira
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 > Acabamento dos painéis <
Figura – Lixadeira de correias
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> Acabamento dos painéis <
Figura – Lixadeira de correias
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> Controle de qualidade / Classificação <
Padrões de qualidade de compensados >
Normas para procedimentos de ensaios laboratoriais > ABNT (Brasil), ASTM, EN
Padrões comerciais de utilização / requisitos >
EN – Européia
CS - Commercial Standard
APA - American Plywood Association
BS – Britsh Standard
Qualidade dos painéis compensados > 
Qualidade das lâminas das capas
Tipo de colagem
Propriedades dos painéis
Defeitos de fabricação
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> Controle de qualidade / Classificação < 
Qualidade das lâminas das capas >
Coníferas > Pinus > A, B, C+, C, D
Madeira tropical > N, A, B, C, D
Tipo de colagem - classificação genérica do compensado
IR > interior > resina UF
IM > intermediário > resina MUF
EX > exterior (prova d`’agua) > resina FF
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> Controle de qualidade / Classificação <
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
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> Controle de qualidade / Classificação <
Defeitos de fabricação >
Bolhas > elevação > superfície do painel > plano interno do painel
Delaminação > separação > lâminas nas bordas – falhas colagem
Defeitos abertos > trincas, juntas abertas, furos de nós, ...
Cavalo > sobreposição de lâminas – falhas na juntagem lâminas
Ultrapassagem de cola > manchas de cola na superfície do painel
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> Controle de qualidade / Classificação <
Classificação dos painéis compensados (NBR3 – INMETRO) >
Compensado de uso geral > colagem UF / uso interno / aplicação > indústria moveleira
Compensado para forma de concreto > colagem FF - prova d’água > uso exterior > aplicação – construção civil
Compensado decorativo > lâminas decorativas > colagem UF > aplicação > indústria moveleira
Compensado industrial > colagem FF > menor restrição – aparência > aplicação > embalagens
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> Controle de qualidade / Classificação <
Compensado naval > colagem FF - prova d’água > lâminas finas > montagem perfeita > aplicação > construção naval
Compensado sarrafeado > colagem UF > miolo – sarrafos > aplicação > indústria moveleira
Compensado resinado > aplicação de resina resistente à agua > aplicação > construção civil
Compensado plastificado> aplicação de papel fenólico (tego-film) > construção civil