Apostila_de_Industrializacao

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE FLORESTAS
DEPARTAMENTO DE PRODUTOS FLORESTAIS
APOSTILA DE
INDUSTRIALIZAÇÃO DOS PRODUTOS FLORESTAIS
IF 303
Professor Edvá Oliveira Brito
SEROPÉDICA
2007
2
INDUSTRIALIZAÇÃO DOS PRODUTOS FLORESTAIS
1 LÂMINAS DE MADEIRA
1.1 HISTÓRICO
Provavelmente a primeira lâmina de madeira foi manufaturada no Egito antigo em
torno do ano 3.000 antes de Cristo. Estas lâminas eram pedaços relativamente pequenos de
madeiras valiosas selecionadas para a confecção de móveis caros para reis e príncipes. Os
pequenos pedaços de lâminas eram produzidos por serra de mão, depois alisadas com
material abrasivo. Os tipos de colas usadas são desconhecidas, mas eram provavelmente
albumina . Segundo Pliny o Elder, citado por Kollmann (1975), no período de 24 a 79 antes
de Cristo, os mestres em Roma eram bem familiarizados com técnicas de laminação e
alguns princípios de compensados.
Após um longo período de estagnação durante a Idade Média, na Renassença (na
Europa durante os séculos 14, 16 e 16) os trabalhos artísticos com madeira e laminação
voltaram.
A primeira patente sobre uma serra para lâmina na Europa foi concedida para um
mecânico frances em 1812. Tal serra não foi usada na indústria antes de 1825.
Subsequentemente, serras deste tipo foram melhoradas e manufaturadas em Hamburg. A
quantidade de pó-de-serra produzida era alta. O desenvolvimento da primeira máquina
faqueadeira veio da França, onde uma patente foi concedida para Charles Picot no ano de
1834. Aproximadamente 30 anos foram necessários para fazer esta máquina
suficientemente confiável para uso industrial.
Em grande parte o progresso na manufatura de lâminas como base da indústria de
compensados resultou da construção do torno rotatório; isto levou à produção econômica
em massa de lâminas. A primeira máquina para produzir uma lâmina contínua com uma
faca de uma tora em movimento rotatório foi inventada em 1818. No ano de 1840 uma
patente americana de número 1758 para um torno de lâminas foi concedido para Dresser;
outra patente em 1844 na França para Garand. As toras tinham 2 m de comprimento e a
velocidade de desenrolamento era entre 4 e 5 m/min.
A primeira fábrica para a manufatura de lâminas foi construida na Alemanha na
metade do século 19. Os tornos eram na maioria de origem francesa. Tornos americanos
também foram importados pela Alemanha. O rápido desenvolvimento e melhoramente de
tornos deu um ímpeto para a indústria de compensados antes da I Guerra Mundial.
-Até principios do século XIX o desenvolvimento desta indústria foi lento, só aumentando
com o advento da serra circular (1805) e posteriormente das máquinas de corte plano.
-1a. Guerra Mundial - desenvolvimento acentuado do processo de fabricação de lâminas
(fabricação de aviões e devido ao surgimento de melhores adesivos)
-2a. Guerra - Último e decisivo impulso
DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DA PRODUÇÃO DE MADEIRA EM TORAS
( madeira de origem legal)
Dados do IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística - relativos a 2003 -
informam que a produção de madeira em toras no Brasil foi de 120,36milhões de m³. Deste
3
total, 20,66 milhões de m³ (17,1%) referem-se às florestas nativas e 99,70 milhões de m³
(82,9%) referem-se às florestas plantadas. No caso de toras de florestas nativas, o estado do
Pará respondeu por 52,5% (10,84 milhões m³) da produção nacional. No caso das florestas
plantadas, o estado de São Paulo respondeu por 20,5% (20,45 milhões m³) seguido do
Paraná (20,09 milhões m³) e de Minas Gerais (19,12 milhões m³). No cômputo geral (toras
de florestas nativas + toras de florestas plantadas) o Paraná foi o estado que mais produziu
em 2003 (21,42 milhões de m³), correspondendo a 17,8% da produção nacional. A cidade
brasileira que mais produziu madeira em toras de florestas nativas (1,45 milhão m³) foi
Tailândia (PA). A cidade brasileira que mais produziu madeira em toras oriundas de
florestas plantadas (1,68 milhão m³) foi Nova Viçosa (BA).
Fonte: Panorama Setorial, Gazeta Mercantil.
1.2 CONCEITO
Trata-se de uma fina lâmina de madeira, com espessura mais ou menos uniforme,
produzida em torno, máquina faqueadeira ou serra. Elas podem ser usadas isoladamente ou
coladas entre si, formando os compensados. Podem ainda ser coladas sobre madeira ou
outro material.
1.3 MATÉRIA PRIMA
-deve ser de alta qualidade - o que eleva os custos
-livre de defeitos como: tortuosidade, rachaduras, podridões, etc.
-diâmetros grandes - superior a 45 cm
-livre de inclusões minerais
-outras características desejáveis são: cor, desenhos, brilho, cheiro, etc.
4
1.4 CONSIDERAÇÕES GERAIS
1.4.1 Tamanho e qualidade das toras
Depende em grande parte das condições da indústria
-normalmente os diâmetros variam de 45 cm a 2m
-comprimentos mais comuns: 2 a 2,20 m. Máquinas mais modernas utilizam toras com até
4 ms
-comportamento durante o transporte e armazenamento - algumas espécies racham
facilmente, outras são muito suceptíveis ao ataque de insetos e fungos.
Diâmetro da madeira de Pinus recomendado pela Embrapa Florestas (2005)
Diâmetro mínimo Destino
maior que 35 cm Laminação especial
25 – 35 cm Laminação comum
15 – 25 cm Serraria
Bibliografia
http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br/FontesHTML/Pinus/CultivodoPinus/14_geren
ciamento_sispinus.htm (2005)
1.4.2 Proteção das toras
Muitas vezes o tempo entre o abate e a utilização das toras é prolongado (transporte,
armazenagem). Para evitar o aparecimento de fendas e o ataque de fungos e insetos,
recomenda-se para o tratamento do topo os seguintes produtos:
-Pasta de pigmento oleoso - óxido de chumbo e óleo de linhaça.
-Óleo pastoso - 25 partes em peso de baritiba (BaSO4)
25 partes em peso de silicato de magnésio
100 partes em peso de óleo endurecido
-Substância destina a reter a umidade da superfície da tora -
12 partes em peso de amido
100 partes em peso de água
100 partes em peso de uréia
- Pode-se utilizar cal + água + caseína.
5
ANCHORSEAL®
Selador de extremidades de toras e de madeira verde
com ANCHORSEAL
Selador à cera de cabeceiras de toras - como pintura de
cera - fecha e protege as testeiras de toras recém
cortadas e tábuas recém serradas, de prejuízos por
rachaduras e deterioração.
sem ANCHORSEAL
BENEFÍCIOS --- ANCHORSEAL evita a maioria das
rachaduras de ponta antes destas se instalarem. Quanto
mais cedo o selador for aplicado mais eficiente será.
Dependendo da espécie, de 5 - 20% de suas toras e
tábuas podem ser salvas usando ANCHORSEAL logo após
o corte.
FÁCIL DE APLICAR --- Semelhante em
viscosidade à tinta látex, ANCHORSEAL é
facilmente pincelado ou aplicado borrifando
(spray). U·C Coatings dispõe de
equipamentos para fácil aplicação em
spray.
RENDIMENTO --- 1 galão (3,785 Litros)
cobre aprox. 100 pés quadrados (9,29 m2).
Como exemplo corresponde à três pilhas
de tábuas de pinus (ou 15 à 20 toras
pequenas) aplicando em ambas as pontas.
PROPRIEDADES
ANCHORSEAL é uma emulsão estável de cera e água.
Aparência: Líquido branco, viscoso (enquanto não pigmentada).
Viscosidade: 2000cps. (a mesma da tinta latex).
6
Peso:
470 lbs/barril de 208 litros (213 Kg)
45 lbs/balde de 19 litros (20,4 kg)
Densidade: 0,95
Limpeza: Use água quente, água com sabão (nada de solventes).
Cores: A disposição em cor natural de cera e em um grande variedade de cores.
ARMAZENAGEM --- Igual à de tinta a base de água, deve ser tomado o cuidado de
não armazenar ANCHORSEAL em temperaturas abaixo de 0°C. Para temperaturas
baixas existem produtos especiais para inverno. Recomendamos armazenar
ANCHORSEAL em ambiente controlado, acima de 10°C, para garantir um uso sem
problemas.
AMBIENTALMENTE AMIGÁVEL --- ANCHORSEAL é essencialmente não tóxico e não
agressivo. ANCHORSEAL não é combustível enquanto não ressecado. Neste caso tem
um ponto de ignição acimade 205°C.
TESTE-O ANTES DE COMPRÁ-LO --- Todos os produtos da U·C Coatings estão
disponíveis na base de amostras para permitir realizar testes na sua realidade diária.
Entre em contato conosco para informações e amostras de ANCHORSEAL, para iniciar
economizando seu dinheiro.
7
Fonte: Kollmann, Kuenzi & Stamm, p. 170
Conectores metálicos com dentes
Desde 1982 tem sua eficiência testada por institutos como IPT - Instituto de Pesquisas
Tecnológicas de São Carlos (Cert.N.º 17.038) e pelo LaMEM - Laboratório de Madeiras e
Estruturas de Madeiras da Universidade de São Carlos - USP. Segundo o Boletim da AAR-USA
(Associação e Centro de Estudos para Ferrovias Americanas), o comportamento dos dispositivos
atuais no setor, quanto à resistência é o seguinte:
GANG-NAIL 22.000 lbs.
Cinta Metálica 17.550 lbs.
“C” 13.033 lbs.
“S” 4.660 lbs.
Aço Classificado
8
Produzido em aço galvanizado zincado a quente, é classificado capaz de suportar até 90 KN de
força, valor mais que suficiente para preservar sua madeira das rachaduras que tanto a
desvaloriza.
Exploração Florestal
A aplicação do GN-18 garante maior controle das tensões internas das fibras das madeiras
reduzindo os níveis de fendilhamento durante a secagem evitando também que rachas já
existentes se alastrem, fato comum em dispositivos mais frágeis como o “S”.
Sistema de Eletrificação e Telefonia
GN-18 é especificado pelas principais companhias de eletrificação, como a CESP, LIGHT, CEMIG,
COFL, ELEROPAULO, ERUSC dentre outras. Este fato foi decisivo para que se tornassem clientes
GANG-NAIL, os principais tratadores de postes. O GN-18 é aplicado durante a secagem no topo
das toras que darão origem aos postes. Este processo garante a conformidade de redução dos
defeitos óbvios (rachaduras) para o recebimento dos postes pelas companhias de eletrificação.
Sistema Metro-ferroviário
O Conector GN-18 protege os dormentes novos de futuras rachaduras e também pode recuperar
dormentes tornando-os úteis e duráveis novamente. A aplicação do GN-18 pode ser efetuada
através de marretas de 2 a 4 Kg ou equipamentos hidráulico, com capacidade para fechar rachas
em peças, aplicando-os simultaneamente em ambas as faces, sob uma pressão de 35t. A remoção
do GN-18 é impossivel e conferirá segurança estrutural necessária a este sistema de grande
responsabilidade mecânica. O desempenho superior do GN-18 aplicado em dormentes é atestado
pelo IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e por empresas que assumiram o
complexo modal da RFFSA, CIA VALE DO RIO DOCE e internacionalmente por inúmeras ferrovias
que utilizam conectores GN-18.
9
Manejo e Melhoramento Genético
1.4.3 Características da madeira
1.4.3.1 Corte
-De preferência deve ser facilmente faqueada ou desenrolada
1.4.4 Secagem de lâminas
- fibras reversas e secagem rápida - aparecimento de fendas. Embora possam ser secadas
satisfatoriamente, as folhas com este material darão um compensado de qualidade inferior.
Outras espécies são muito propensas a racharem; outras apresentam contrações e distorções
anormais, em razão do colapso. Embora isso possa ser eliminado haverá gastos adicionais e
cuidados especiais durante a secagem.
1.4.5 Colagem e acabamentos
Algumas espécies de alta densidade apresentam dificuldades para colagem
Algumas espécies absorvem cola mais facilmente que outras, havendo necessidade de
modificar a viscosidade do adesivo.
Presença de substâncias oleosas dificultam a colagem
10
Exemplos de algumas espécies utilizadas para a fabricação de lâminas:
Didymopanax spp morototó
Araucaria angustifolia pinheiro brasileiro
Paratecoma peroba peroba
Tabebuia spp ipê
Cordia trichotoma louro pardo
Hura creptans assacu
Nectandra spp canela
Ocotea spp louro
Phoebe porosa embuia
Cariniana spp jequitibá
Carapa guianensis andiroba
Cedrela spp cedro
Enterolobium spp timbauva
Virola spp ucuuba
Brosimum spp muirapiranga
Chlorophera spp taiuva
Eucalyptus spp eucalipto
Dalbergia spp pau rosa, jacarandá
Simaruba amara maruba
Drimys spp canelo
Vochysia spp quaruba
Astronium spp gonçalo alves
Platymenia spp vinhático
Na indústria Lamitec, a maioria das toras vem da região amazônica, onde as mais
comuns são: Mogno, cedro, cerejeira, goiabão, louro vermelho, sucupira, ipê, freijó. O
comprimento das toras é de 6m e o diâmentro entre 0,80 e 1,00 metro. As toras são
divididas em toras de 3 metros. As toras que ultrapassam o diâmetro máximo operacional
(1m) são dividas em quatro.
2 PREPARO DAS TORAS
Pátio da indústria - proteção das toras
Corte das toras em função do equipamento, melhores partes
Torno ou serra - forma original
Faqueadeira – pranchões
11
Selecionar as toras por diâmetro
2.1 ACONDICIONAMENTO DAS TORAS
Quase todas as folhosas e muitas coníferas são aquecidas antes da laminação
-o aquecimento amolece a madeira e nós, facilitando o corte
-melhora a qualidade superficial, reduzindo a aspereza
-as folhosas devem ser aquecidas para produzir lâminas satisfatoriamente
-muitas espécies de coníferas dispensa aquecimento por causa da densidade mais baixa e
menores limitações do que as folhosas quanto à aspereza
-mesmo na indústria de coníferas as vantagens do aquecimento são grandes em relação aos
custos do processo.
Baldwuin (1975) lista 4 vantagens do aquecimento de coníferas:
1. Produções mais altas de lâminas podem ser obtidas das toras. A redução de imperfeições
do corte aumenta a produção numa média de 3-5%.
2. A qualidade da lâmina é melhorada, podendo atingir níveis de 4 a 25%.
3. Os custos de trabalho são reduzidos. Lâminas de toras descascadas e aquecidas tendem a
projetar-se em uma fita mais contínua quando sai do torno. Isto reduz o manuseio.
4. A quantidade de adesivo pode ser reduzida. A cola espalhada pode ser em menor
quantidade por causa da superfície melhorada.
O acondicionamento é executado em tanques, geralmente de concreto armado,
abaixo do nível do solo.
Dimensões:
5 - 6 m de comprimento
3 - 4 m de profundidade
12
5 - 6 m de largura
Podem existir tanques com até 20 m de comprimento.
2.2 PROCESSOS DE AQUECIMENTO DE TORAS
Por vapor direto
Por vapor indireto
Acondicionamento em água quente
2.2.1 Acondicionamento por vapor direto
- vapor é gerado por uma caldeira ou máquina a vapor
-a distribuição de vapor é feita por tubos perfurados
-os orifícios não devem estar voltados para a madeira, para evitar o impacto direto do vapor
sobre a madeira
- o vapor deve ser distribuido contínuo e uniformemente no tanque
-as toras devem ser empilhadas no tanque de modo a possibilitar a livre circulação do vapor
-para manter a madeira limpa e proteger as tubulações, deve-se construir o fundo do tanque
de forma ondulada ou cobri-lo com caibros
-os tanques devem possuir tampas capaz de dar boa vedação - evitar perda de vapor
- o vapor não deve ultrapassar 1 a 2 atm, mais usado 0,2 - 0,6 atm
Fonte: Fonte: Kollmann, Kuenzi & Stamm (1975)
2.2.2 Acondicionamento por vapor indireto
-Este sistema é mais aconselhável que o anterior
13
-os tanques são semelhantes aos descritos, porém devem possuir uma bacia com água sob a
carga de madeira
-a água é aquecida por meio de serpentinas que são aquecidas por vapor primário ou água
quente
-neste processo consegue-se uma elevação constante e uniforme da temperatura
-o perigo de impacto direto de vapor sobre a madeira e o aparecimento de fendas é
eliminado
-o vapor ou água usado para o aquecimento são recuperados
- o consumo de vapor é 800 unidades caloríficas/hora/m3
Fonte: Kollmann, Kuenzi & Stamm (1975)
2.2.3 Acondicionamento em água quente
-toras são mergulhadas em tanques cheios de água
-o aquecimento da água pode ser feito por um sistema semelhante ao anterior
-neste processo o tratamento é suave e isento de rachaduras na madeira
-este processo é vantajoso para madeiras brancas ou de cor clara - não há mudançade cor, o
que não ocorre nos outros dois processos
Na Lamitec as toras são aquecidas por este processo. A temperatura da água e o
tempo de cozimento são:
Sucupira, Ipê e
Freijó
90 graus 10 dias
Mogno, cerejeira 60 graus 5 dias
Os tanques têm capacidade de 15 m3
14
2.3 CONTROLE DOS TANQUES
-instrumentos de controle:
1. válvulas para controle da saida e entrada de vapor ou água quente
2. manômetros para controle da pressão
- é necessário um sistema de esgotos
2.4 TEMPO DE ACONDICIONAMENTO, TEMPERATURA E CONSUMO DE VAPOR
-madeiras duras e de maior peso específico - maior tempo de acondicionamento que
madeiras leves e macias
-maior diâmetro - maior tempo de acondicionamento
-temperaturas altas - aceleram o processo (depende da espécie)
- temperatura em geral varia entre 60 - 90 oC
Folhosas de baixo peso específico (<0,40) podem ser desenroladas na temperatura
ambiente. Folhosas com peso espéficico médio de 0,46, corta bem a uma temperatura de 60
oC. Madeira densa com peso de 0,60 e 0,64 corta melhor com uma temperatura de cerca de
93 oC (Kollmann 1975, p. 174).
A temperatura necessária para laminar coníferas geralmente é mais alta do que para
folhosas de densidade comparável. O que pode ser explicado pela estrutura de muitas
espécies de coníferas, onde se tem madeira de primavera e outono com densidades
diferenciadas. (Kollmann 1975, p.174).
VER FIGURA
O objetivo é aquecer a tora numa temperatura adequada até a profundidade em que a
lâmina será cortada
2.5 CONSUMO DE VAPOR
-experimentalmente pode ser 120 a 180 kg/m3 de toras
2.6 LIMPEZA E DESCASCAMENTO DE TORAS
- após o acondicionamento a madeira é retirada dos tanques e passa por uma operação de
limpeza e descascamento
-faz-se o corte das extremidades (5-10 cm) para eliminar algum material abrasivo. Deve ser
feito antes do aquecimento
15
3 MÉTODOS PARA FRABRICAÇÃO DE LÂMINAS
Os métodos de fabricação de lâminas dependem do uso das lâminas. Gross-hennig
(1962) citado por Kollmann (1975) p. 181, descreveu sobre os métodos de fabricação e uso
de lâminas:
a) Lâminas decorativas para móveis e painéis de revestimento são produzidas em
faqueadeiras ou tornos;
b) A fixação excentrica com dispositivos especiais em tornos produz figuras interessantes
em lâminas;
c) Lâminas para miolo e compensados de coníferas são manufaturadas em torno somente;
d) Lâminas da face para produtos compostos podem ser produzidas em torno ou
faqueadeira;
e) Lâminas para usos em construção podem manufaturadas por torno ou faqueadeira;
f) Lâminas muito finas, 0,05 a 0,2 mm de espessura, podem ser produzidas somente em
torno.
3.1 TORNO LAMINADOR OU DESENROLADOR
-mais de 90% das lâminas são produzidas em tornos
-a tora é presa entre duas garras e dotada de movimento rotativo, pressionada contra uma
faca disposta segundo a largura do torno
-assemelha-se ao desenrolamento de uma bobina de papel
-no início faz-ze o ajuste da tora - conicidade - folhas descontínuas
Há vários tipos de tornos e basicamente são constituidos de:
-pesada base, geralmente de aço - nas extremidades são montadas estruturas que servem de
base aos eixos
-esses eixos são dotados de garras
-barra de pressão
-facas
-o diâmetro das garras deve ser grande o suficiente para que a tora não patine, moendo os
topos
Segundo o diâmetro da garra, varia o diâmetro do rolo resto
-existem tornos especiais munidos de garras de pequeno diâmetro que permitem desdobrar
o rolo resto
-os rolos restos podem ser aproveitados para: serraria, fábrica de papel e celulose, fábrica
de aglomerados, chapas de fibras.
O comprimento da tora varia em função do torno
-geralmente está entre 0,60 m a 2,40m
-existem tornos capazes de desenrolar toras com comprimento entre 3,60 a 5,40 m.
A velocidade de rotação é ajustável de acordo com:
-espécie
-diâmetro da tora
-espessura da lâmina
-experiência do laminador
A rotação em geral é de 50 a 60 rpm - podendo atingir em alguns tornos até 100 rpm
16
Produção de lâminas
madeira dura 60 - 120 m/minuto
madeira macia - até 300 m/minuto
- a maior ou menor produção vai depender da capacidade de se retirar a lâmina produzida
- ao sair do torno a lâmina passa por uma mesa onde é guilhotinada nas dimensões
desejadas, ou então embobinadas para corte posterior
-o corte executado por um torno é tangencial aos anéis de crescimento - não apresenta
desenhos
-troncos de forma irregular ou fixando-se excentricamente a tora - obtem-se alguns
desenhos
-as lâminas desenroladas apresentam pequenas rachaduras na face que estava voltada para o
interior da tora
-estas rachaduras são formadas quando passam entre a faca e a barra de pressão
Kollmann, Kuenzi & Stamm (1975)
3.2 MÁQUINAS FAQUEADEIRAS
Existem vários tipos, porém o princípio de funcionamento é idêntico em todas elas
-em alguns modelos o pranchão move-se contra as facas
-em outros a faca é móvel e o pranchão move-se somente para regular a espessura de corte
A faqueadeira é composta de:
a.Bases guias, semelhantes a dois trilhos, sobre os quais corre os suportes laterais do carro
b.Carro porta faca, formado pela barra de pressão e pela barra porta-faca
c.Mesa de ferro, sobre a qual é depositada a madeira
17
3.2.1 Faqueadeira vertical
Vantagens:
-possibilita o uso de correias transportadoras
-aumento da velocidade de produção
Desvantagens:
-exige uma construção muito robusta para evitar vibrações
-exige grande força motriz
-preço mais elevado que as máquinas comuns
-comportam pranchões de no máximo 460 mm de largura
Kollmann, Kuenzi & Stamm (1975)
Uma faqueadeira grande opera a velocidades de 35 a 50 cortes/min, algumas atinge 100
cortes/min, e algumas muito pequenas opera a 240 cortes/min (Lutz & Fleicher, 1963)
citados por Kollmann 1975, p.185
Na Lamitec as lâminas são produzidas com espessura de 0,6 cm, onde a
produtividade é a seguinte:
ESPÉCIE Produção de
lâminas em m2
Produção de
lâminas em m3
Produção de
resíduos em %
Cerejeira 700 0,42 58
Mogno 900 0,54 46
3.2.2 Faqueadeira horizontal
As faqueadeiras horizontais comportam pranchões de 900 a 1200 mm de largura
-quanto maior a largura e comprimento da lâmina, maior o preço específico por m2
-comprimento 4,00 a 5,10 m (kollmann 1975, p.184)
-30 a 45 cortes por minuto (Kollmann 1975, p.184)
18
Kollmann, Kuenzi & Stamm (1975)
3.3 LÂMINAS SERRRADAS
-primeiro processo usado para a produção de lâminas de madeira
-único durante muito tempo
Processo
-a tora é desdobrada em pranchões, posteriormente em lâminas finas
-normalmente utiliza-se uma serra circular, constituida de segmentos presos em um disco
mais espesso no centro, afinando na periferia (rigidez)
-o processo é demorado
-produz grande volume de resíduos
-é o método mais caro de produção de lâminas
19
3.4 CARACTERÍSTICAS DA LÂMINA
Uma lâmina perfeita apresenta:
-espessura uniforme
-superfície lisa
- livres de excessivos rachamentos
A qualidade da lâmina depende:
-do acondicionamento
-da qualidade da madeira
espécie adequada
-habilidade do operador
velocidade de corte adequada
-das condições e ajustamentos do torno
nenhuma vibração na máquina, troca do material cortante no momento adequado, proteção
das partes metálicas da máquina contra efeitos químicos da água de condensação
contendo ácidos (taninos) para evitar manchas na lâminas.
Além das fendas são comuns os seguintes defeitos:
-falta de uniformidade na espessura da lâmina - causada pelo não ajustamento correto da
tora no torno
-enrugamento da lâmina: vibração da máquina
-esmagamento - pressão demasiada da barra de pressão
-lâmina de madeira com superfície áspera e arranhada
3.5 FACA E BARRA DE PRESSÃO NO TORNO E FAQUEADEIRA
- O ajuste da faca e da barra de pressão é de grande importância, pois afeta a qualidade das
lâminas produzidas
20
A-Ângulo de faca 90o30’
B- Ângulo de afiação 21oC- Ângulo de abertura 30’
D- Abertura vertical 0,75mm Barra fixa
E- Gume da barra de pressão 75o
F- Abertura horizontal 90% da espessura da lâmina
G- Orifício de saida
H- Ângulo de compressão (15o)
Ajuste generalizado para lâminas 0,8 a 6,3mm
Ângulo de afiação - é o ângulo que resulta da intersecção das duas superfícies que forma o
gume da faca
-pode variar de 18 a 27o
-quanto menor este ângulo, menos flexionada será a lâmina de madeira e mais rígida ela
será
-quanto maior o ângulo, mais rigida torna-se a lâmina da faca e maior a sua resistência ao
impacto
21
Alguns operadores preferem medir o comprimento do gume em vez do ângulo
Algumas relações entre a espessura da faca, ângulo de afiação e comprimento do gume:
Espessura da faca (cm) Ângulo de afiação (graus) Comprimento do gume (cm)
1,27 18 4,10
19 3,90
20 3,71
21 3,54
22 3,39
23 3,25
1,59 18 5,13
19 4,87
20 4,64
21 4,43
22 4,24
23 4,06
1,91 18 6,16
19 5,85
20 5,57
21 5,32
22 5,09
23 4,87
Funções da barra de pressão
a. Comprimir os tecidos próximos à área de corte, facilita a saida da lâmina
b. A compressão suprime as tensões de rachamento nas lâminas mais finas e diminui nas
lâminas mais espessas.
c. regula a espessura da lâmina
Guilhotinagem
-bobinas
bandejas
................fluxograma (kollmann)
22
4 SECAGEM DE LÂMINAS
As lâminas produzidas apresentam alto teor de umidade, necessitando de secagem.
- a umidade é indesejável à colagem e torna o material susceptível ao ataque de fungos e
insetos
- a umidade inicial das lâminas pode variar de 30 a 120% (Samlaic, 1983)
Existem vários métodos de secagem
-depende das condições da indústria
4.1 SECAGEM AO AR
-é um método demorado
-depende do clima
-baixa produção
-normalmente reduz-se a umidade até um ponto onde não é mais possível o
desenvolvimento de fungos
4.2 SECAGEM EM ESTUFA
-estufas convencionais podem ser utilizadas
4.3 SECADORES MECÂNICOS
- é o método mais usual. Existem dois modelos principais:
a. secadores contínuos
b. secadores descontínuos ou de pratos quentes
a. Secadores contínuos - São câmaras com 15 a 90 m ou mais de comprimento, providas de
um sistema de aquecimento por fogo direto, vapor, água quente. O sistema de alimentação
pode ser por correias ou rolos. Os secadores de rolo que podem secar lâminas de 0,8 a 6
mm de espessura são indicados especialmente para as indústrias de madeira compensada ou
para indústrias de lâminas produzidas em torno. A secagem de lâminas faqueadas, com
espessura entre 0,2 a 1,0 mm, deve ser feita preferivelmente em secadores de esteiras.
(Samlaic, 1983, p.9). A vantagem dos secadores em esteira é que podem ser utilizados tanto
para lâminas finas como grossas e o avanço pode ser feito com fibras paralelas ou
transversais.
b. Secadores descontínuos - Consitem de uma bateria de pratos quentes.
As lâminas de madeira são colocadas entre estes pratos que são fechados para
manter as lâminas planas durante a secagem. De intervalos em intervalos a prensa é aberta
para permitir que a umidade escape e seja distribuida através das lâminas.
- o tempo de secagem nos secadores mecânicos é normalmente inferior a 45 minutos
-varia com espessura e espécie de madeira
23
Nos secadores contínuos controla-se:
-temperatura
-tempo de secagem
-umidade relativa
-velocidade de movimentação do ar
Para se ter um teor de umidade médio deve-se separar as lâminas de madeira segundo:
-a espécie
-espessura
-densidade
-teor de umidade inicial
Secadores contínuos - temperaturas abaixo de 100 oC
Na Lamatec, as lâminas entram com um teor de umidade de 30-40% de umidade e
saem com 14% aproximadamente.
Controle de qualidade
A qualidade das lâminas úmidas é influenciada:
-pela qualidade da tora
-pelo armazenamento da tora
-pelo aquecimento antes da laminação
-pela condição mecânica - ajuste, operação do torno e faqueadeira
Quantitativamente 5 fatores de lâminas úmidas devem ser observados:
-uniformidade de espessura
-aspereza de superfície
-fendas
-defeitos e desvios ao plano normal da lâmina
-manchas
Na Lamitec as lâminas são classificadas em tres qualidades:
-Extra - qualidade superior, pode ser trabalhada manualmente a frio
-Primeira - boa qualidade, mas como apresenta ondulações ed pequenos defeitos, necessita
ser colada a quente
-Industrial - qualidade inferior, necessita ser colada a quente
Bibliografia
Samlaic, J. Secagem de lâminas de madeira. Revista da Madeira. Dezembro, 1983. p. 8
24
CLASSIFICAÇÃO DE LÂMINAS
N - Natural - Lâmina lisa, livre de nós, buracos de nós, rachaduras, aberturas ou qualquer
outro defeito aberto, sem manchas, provenientes 100% de cerne ou 100% alburno. Massa
sintética é admitida em rachaduras não mais largas do que 1mm e não excedendo 50 mm de
comprimento. Reparos podem ser aceitos desde que não excedam 6 na superfície total da
chapa, e que sejam feitos com madeiras que tenham cor e grã combinando com a lâmina,
emenda perfeita e não excedendo 25 mm em largura e 100 mm em comprimento.
A - Primeira - Lâmina lisa, firme, uniforme em cor e grã, livre de nós ou outros defeitos
abertos. No caso de chapas IR ou IM admite-se a utilização de massa sintética em pequenas
rachaduras com, no máximo, 5mm de larglukra e 100mm de comprimento, ou em aberturas
de no máximo 15 mm de largura e 50 mm de comprimento ou área equivalente. Para
chapas EX admite-se massa sintética em rachaduras com, no máximo, 1 mm de largura e
100 mm de comprimento, ou em pequenas aberturas menores que 2 mm de largura e 50
mm de comprimento ou área equivalente. Reparos de madeiras para todos os tipos de chapa
não devem exceder 50 mm de largura e 100 mm de comprimento, perfeitamente juntado e
combinados em cor e grã. O número total de reparos seja de massa sintética ou de pedaços
de madeira não deve exceder a 8 no total da superfície da chapa.
B - Segunda - Lâmina sólida, firme, admitindo-se leves descolorações, livre de defeitos,
aberturas ou grã rompida, permitindo-se leves rugosidades ou aspereza desde que não
exceda 5% da área da chapa. Admitem-se nós de até 25 mm de diâmetro desde que estejam
fechados e firmes. Furos verticais são admitidos desde que menores de 2mm em diâmetros
e menos de 15 por metro quadrado. Furos horizontais não podem exceder 2mm de largura e
25mm em comprimento e em número inferior a 15 no total de superfície da chapa. Todos
os furos devem ser fechados com massa sintética. No caso de chapa IR ou IM admite-se o
uso de massa sintética em pequenas rachaduras com, no máximo, 5mm de largura e 150
mm de comprimento ou aberturas com 15 mm de largura e 100mm de comprimento ou área
equivalente. Para chapas EX é admitida a aplicação de massa sintética em rachaduras ou
aberturas menores que 2mm de largura e 100 mm de comprimento. Reparos de madeira não
podem exceder 100 mm de largura e 300 mm em comprimento, perfeitamente juntado e
combinado em cor e grã. O número de reparos em massa sintética ou com madeira não
deve exceder a 15 no total da superfície da chapa.
C - Terceira - Sem restrição quanto a descolorações, de estrutura firme, sendo admitido nós
firmes de até 40mm desde que não comprometam o luso ou a resistência mecânica. Nós
abertos não maiores que 20mm e furos não maiores que 6mm por 12mm são admitidos. A
soma de largura dos defeitos não pode exceder 200mm. Rachaduras medidas a 150mm do
topo da chapa não devem exceder 15mm de largura, admitindo-se um comprimento de, no
máximo, a metade do comprimento da chapa. Nenhum dos defeitos deve comprometer a
utilização e a resitência da chapa. A soma dos reparos de madeira ou massa sintética não
devem exceder 150mm na largura.
D - Quarta - Admite-se nós firmes ou abertos de até 70mm de largura desde que a soma dos
defeitos não seja superior a 300mm na largura. Rachaduras medidadas a 150mm da
25
extremidade não devem exceder 30mm de largura. Outros defeitos não mencionadossão
admitidos desde que não afetem a resistência ou a utilização das chapas.
26
5 ADESÃO E ADESIVOS
5.1DEFINIÇÕES:
5.1.1 Adesão
Na física e na química, geralmente, significa a atração entre uma superfície sólida e
uma segunda fase (moléculas, pequenas gotas, pó ou película contínua líquida ou sólida).
A adesão faz com que ocorra a sorção, que pode ser:
a) adsorção sobre uma superfície
b) absorção dentro da camada superficial
5.1.2 Adesivos
Adesivo é um material com propriedades aderentes, isto é, uma substância capaz de
manter juntos outros materiais em suas superfícies. Esta capacidade não é propriedade
intrínsica do adesivo.
5.1.3 Aderente
-termo usado para sólidos unidos por adesivos
-utiliza-se também o termo substrato - qualquer corpo sólido servindo como suporte
mecânico de camadas superficiais (tintas, películas plásticas ou adesivos).
5.2 MECANISMOS DA ADESÃO
5.2.1 Forças moleculares - são forças eletromagnéticas que, sob certas condições podem
formar unidades maiores. A atração entre as moléculas é chamada coesão - são forças
secundárias. (ponte de hidrogênio e forças de Vander Waal).
5.2.2 Polaridade
No caso das moléculas, os centros das cargas nem sempre coincidem, havendo uma
ação recíproca entre moléculas. Uma unidade cujos centros de carga não coincidem chama-
se dipolo.
Figura ..... Esquema da atuação de forças eletrostáticas
27
As moléculas podem ser: não polares, pouco polares e polares
não polar pouco polar polar
elétrons no mesmo eixo
Polaridade de algumas móleculas (unidades Debye)
Mólecula Polaridade Mólecula Polaridade
CH 0,4 OH (fenólica) 1,56
C-Cl 1,54 OH (água) 1,58
OCH3 1,23 NH 1,66
NH2 1,54 C=O 2,8
BENZENO 0 NO2 3,9
HEXANO 0 CºN 3,94
5.2.3. Forças de Van der Waal
Forças de atração que possuem as moléculas de substâncias não ou pouco polares
(líquidos e gases). É uma força de atração de caráter igual a gravidade, que atua entre
qualquer número de partículas.
5.2.4 Ângulo de contato e umectação
Tensão superficial - tensão que tende a reduzir a superfície de um líquido, medida
em dinas/cm
O comportamento de uma gota de líquido em contato com um substrato é
determinado pelas forças de coesão do líquido e de adesão entre líquido e sólido.
Coesão - tende a manter a forma original do líquido
Adesão - tende a quebrar este equilíbrio
A competição entre essas duas forças leva a mais ou menos completa umectação do
substrato pelo líquido. Conforme o equilíbrio entre estas forças pode-se ter:
-umectação completa
-umectação incompleta
-contato sem umectação
28
< 90 90 > 90 180
V = ângulo de umectação = ângulo entre superfície sólida e tangente ao menisco líquido.
S12 - energia de contato substrato/líquido (adesão)
S22 - energia de coesão líquido/líquido
S21= S12 - S22 coeficiente de esparramamento
5.2.4.1 Umectação completa
S12 >S22 e o coeficiente de esparramamento será igual a zero ou positivo e V
(ângulo de
umectação) = 0
5.2.4.2 Sem umectação
V = 180 o
Ocorre quando a superfície do substrato não exerce nenhuma força no líquido
(nunca foi observado V=180 o)
Maior aproximação V = 154 o, ângulo de contato entre mercúrio e aço.
5.2.4.3 Umectação incompleta
A força de coesão é maior do que a força de adesão S22 > S12
O ângulo de contato assumirá valores entre 180 e 0.
5.2.5 Superfície do substrato
O estado da superfície entra como parâmetro ou variável no processo.
As propriedades superficiais compreendem tres grupos distintos:
5.2.5.1 Textura
A avaliação quantitativa da textura superficial é uma tarefa difícil e complicada
porque as irregularidades representam a combinação de vários fatores:
-preparação mecânica
29
-estrutura anatômica
-combinação entre direção da preparação mecânica e a estrutura anatômica
5.2.5.2 Aspectos físico-químicos da superfície
-propriedades particulares das espécies
porosidade, capilaridade, extrativos, teor de umidade
-presença de contaminações na susperfície
óleo, pó
-condições termodinâmicas e químicas da superfície
exposição ao tempo (raios u.v. quimicamente ativos - causam danos mecânicos e
decomposição química )
danos mecânicos - maquinação
5.3 REGRAS FUNDAMENTAIS PARA UMA BOA COLAGEM
5.3.1 Quanto ao adesivo
- deve-se utilizar um adesivo que garanta boa umectação, isto é, adesivo e aderente devem
possuir uma
polaridade igual ou semelhante
-O adesivo deve possuir baixa tensão superficial (condição necessária mas não suficiente)
- O adesivo não deve desenvolver altas tensões mecânicas durante o endurecimento -
tensões altas
arrebentam as ligações entre adesivo e aderente
- O adesivo não deve possuir resistência mecânica muito maior que o aderente, deve ser
compatível
- Polaridades semelhantes
apenas afeta a colagem devido a influência na umectação
- Viscosidade
A cola não pode ser nem líquida demais, nem densa demais
se a cola for muito densa, não haverá chance de esparramamento, umectação e adesão
mecânica.
5.3.2 Quanto à superfície
- Deve ser limpa, física e quimicamente intacta, com umidade adequada (6 - 12%)
madeira muito seca - retira rapidamente água linha cola
madeira muito úmida - cura e secagem da linha de cola serão deficientes
- o tempo de prensagem será longo
- resistência da linha de cola será baixa
- formação de bolhas de vapor
30
- Deve estar sem defeitos causados pelo processo de transformação mecânica.
provocam falha aparente de adesão
Ex: impurezas sólidas e líquidas : pó (lixadeira); substâncias oleosas (ferramentas)
- Deve ser áspera até um certo ponto - maior área disponível - porosa - maior adesão
mecânica
- Deve ter resistência mecânica (densidade)
5.3.3 Quanto a inter-relação superfície-adesivo:
- tensões formadas durante a cura - contração da linha de cola durante a secagem e
endurecimento
isto é mais comum em superfícies lisas e adesivo de alta contração
-linhas de cola espessas e condições de cura extremos (alta temperatura e pressão) -
contribuem para altas tensões mecânicas
-superfícies irregulares e porosas, quantidade de cola adequada, condições de
endurecimento menos extremas tendem a aliviar as tensões devido:
entrelaçamento do adesivo nos poros
diminuição quantidade de cola submetida a tensões
em condições menos extremas a contração é menor
5.3.4 Propriedades mecânicas do adesivo e aderente
-adesivos duros (coesão alta) formam linhas de cola fracas com um aderente macio
Lei Hooke = Epsolon = Teta/E (grande diferença no módulo de elasticidade provoca
distribuição desigual de tensões nas juntas.
5.4 CRITÉRIOS DE QUALIDADE DE COLA
5.4.1 Viscosidade
Definição: É a resistência ao fluxo livre entre camadas de uma matéria. Quanto mais densa
esta matéria, maior é a resistência (no caso de sólidos: cizalhamento).
Viscosidade de líquidos - é proporcional à pressão e inversamente proporcional à
temperatura
- normalmente aumenta com o peso molecular
31
Determinação
Partindo da viscosidade de um líquido de referência normalmente a água destilada,
faz-se a relação do tempo de passagem pelo mesmo tubo capilar de iguais volumes de
diferentes líquidos
n1/n2 = d1t1/d2t2 (equação de Poiseville)
Os aparelhos para determinação da viscosidade podem ser feitos a partir de vários
princípios:
a) medição da velocidade de passagem por tubos capilares
- líquidos de baixa viscosidade - viscosímetro de Oswald
-líquidos de alta viscosidade - copo graduado
Obs: Quando determina-se a viscosidade através do copo graduado e quer passar para
centipoises utiliza-se a seguinte forma:
V=(3,82 x t – 17,28) x d
t – tempo de escoamento (s)
d – densidade da solucação (g/cm³)
b) Medição da tensão tangencial de um corpo movimentando com velocidade constante
Cria-se no espaço entre dois cilindros concentricamente colocados e mergulhados
no líquido a ser medido uma diferença de velocidade de maneira que umdos cilindros
esteja com um número de rotações por minuto. Estabelece-se rapidamente um gradiente de
velocidade constante e a viscosidade "n"é proporcional à tensão tangencial
n1/n2 = d1T1/d2T2 (T = tensão tangencial)
32
.
Viscosímetro de rotação
c) Medição da velocidade de corpos submetidos a forças constantes (gravidade) dentro do
líquido:
Determina-se a viscosidade a partir da lei de Stoke. A partir de uma esfera de raio
"r"caindo dentro de um líquido com velocidade "v"
n = (2r2 (d - de) g)/9v
r = raio do corpo esférico
de = densidade do corpo esférico
d = densidade do líquido
g = aceleração da gravidade
v = velocidade de queda do corpo
Viscosímetro de Stokes
33
Considerações sobre a viscosidade
- a sua determinação é uma necessidade que é normalmente executada na prática (controle
de qualidade e propriedade da cola)
Colas à base de proteína
-a viscosidade é uma medida direta do grau de polimerização e da qualidade da proteína
-quanto maior a porcentagem de proteina na substância seca da cola, maior a viscosidade
Colas sintéticas líquidas
-a viscosidade é um critério da idade da cola, a qual sob reação química lenta atinge maior
viscosidade com o tempo, perdendo pouco a pouco a propriedade de umectação.
Outros métodos de controle
1. Tempo de formação de gel - é o tempo (seg, min ou h), desde a preparação da cola para
sua utilização (com catalizador, etc) até o ponto de endurecimento (fase fel)
Aparelho e método: Um disco de 22,25 mm de diâmetro é submetido a uma oscilação
vertical dentro da cola. A tensão exercida sobre a alavanca será indicada por um contato
elétrico e assim o tempo pode ser determinado
34
5.4.2 Teor de substância sólida seca (sólidos)
Pesa-se 1,20 g de cola (P1) e seca-se durante 15 hs a 103 oC ou 2hs a 120 oC. Após a
secagem a amostra deve esfriar em um dissecador até atingir a temperatura ambiente, sendo
novamente pesada (p2).
Teor de sólidos = P2/P1 x 100
Parte evaporada (e) = P1 - P2 x 100
P1
-a parte evaporada não é igual ao teor de água
-na cola podem existir outros componentes voláteis
Ex: solventes orgânicos
Neste caso, o método de destilação em xilol dá melhores resultados
- O teor de sólidos só pode ser determinado em números aproximados pois, especialmente
as colas sintéticas tendem a endurecer, por reações químicas formando, às vezes mais,
água.
5.4.3 Valor pH
O valor pH de uma solução aquosa define a concentração dos íons dissociados de
H+ e OH-
A água absolutamente pura sempre possui uma mínima conductibilidade elétrica,
isto é, uma pequena parte das moléculas H2O estão dissociadas em íons H+ e OH-
Reação neutra: H+ = OH- (H+ = 10 )
Reação ácida: H+ > OH- (H+ > 10 ) ex: 10
Reação alcalina: H+ < OH- (H+ < 10 ) ex: 10
Determinação do pH
-papéis indicadores
-aparelhos potenciométricos
Quanto mais ácido o adesivo mais rápido a cura.
5.5 ADESIVOS
Entre os adesivos utilizados podemos diferenciar os adesivos naturais e sintéticos,
segundo os critérios:
-base física da formação e cura da cola
-base química (polimerização e condensação) da cola
35
Ligação física - alto grau de polimerização
Colas naturais Colas sintéticas
-proteínas -colas brancas (termoplásticas)
glutina (couro, pele e ossos) polivinil acetato
caseina (leite) polivinil acrilato
soja polistirol
albumina de sangue borracha sintética
-amido
batata, trigo, etc.
-éter celulósico
-borracha natural
Ligação química (cura) - baixo grau de polimerização
Uréia-formol
Melamina-formol
Fenol - formaldeido
Epoxi
Poliuretano
Colas naturais - pouco usadas
- tensões altas na secagem
-reação de endurecimento reversível
-afinidade à água
-resistência mecânica baixa (temperaturas baixas)
Colas sintéticas
-Uréia formaldeido
Produtos disponíveis
-Pó - vida útil 1 ano
-Líquida - 60 a 70 % de sólidos - 3 meses a 18oC
Os catalizadores também podem ser fornecidos na forma líquida ou pó.
Existem resinas UF em pó já contendo o catalizador (basta adicionar água) como em
forma de película em papel.
Armazenagem dos ingredientes da cola
-lugar frio (menos de 20 oC
-resina em pó (lugar seco) - baixa umidade relativa
-recipientes - panelas de vidro, barro, madeira, alumínio, porcelana, plástico
não usar - ferro, lata esmaltada, latão, cobre
(corrosão do material metálico pelo ácido)
36
Receita e dosagem
-Em condições normais segue-se as instruções do fabricante
O tipo e quantidade dos ingredientes podem variar conforme:
-madeira - madeiras sujeitas a descolorações exigem um catalizador especial
-tipo de superfície
superfícies porosas - cola mais grossa
-condições de prensagem - temperatura
Sequência dos ingredientes:
-primeiro coloca-se a fase líquida (água) ou a resina líquida
-deve-se manter a fase viscosa durante a mistura
-como último ingrediente, normalmente põe-se o catalizador
Aplicação da cola
A quantidade de cola uréia-formol a ser aplicada varia de 300-450 g/m2 de linha
dupla.
Linha simples: 120-250 g/m2 (prensagem a quente)
180-300 g/m2 (prensagem a frio)
As dependências são as seguintes:
MADEIRA DENSA POROSA
SUPERFÍCIE
QUANTIDADE DE COLA
EXTENSOR
VISCOSIDADE DA COLA
VIDA ÚTIL EM PANELA
TIPO DE MÁQUINA
PRESSÃO
TEMPO DE
FECHAMENTO
Lisa
Menos
Pouco
Alta
Baixa
Rolos de borracha, esátula
Alta
Curto
Áspera
Mais
Mais
Baixa
Alta
Rolos de aço e pincel
Pouca
longo
Na aplicação da cola distinguem-se 1 métodos:
1) Aplicação separada do catalizador numa superfície e da cola na outra.
Desvantagem: tempo alto e irregularidades na distribuição.
2) Mistura da cola com o catalizador e aplicação da cola pronta. Neste momento já começa
a reação de condensação e será necessária a observação e cronometragem dos diversos
tempos:
37
Preparação da cola
Transporte para a aplicadeira
Tempo de espera até a aplicação
Aplicação da colaTempo
aberto Juntar as lâminas (mesa)
Formação dos compensados
Transporte até a prensa (ocorre
adesorção de água pela madeira,
distorções e tensões da
madeira), viscosidade da cola
baixando, inchamento.
Tempo de carregamento Colocar
compensados
na prensa
Vida
útil
em
pane
la Tempo de espera
Tempo
fechado
Tempo de fechamento da prensa Até alcançar a
pressão máxima
No caso da colagem a quente, a peça, durante o tempo de carregamento e
fechamento da prensa, já está submetida a altas temperaturas, provocando o perigo de
endurecimento da cola já nesta fase, antes de ser alcançada a pressão e o contato íntimo das
superfícies. O tempo de fechamento, consequentemente, deve ser muito limitado.
O tempo máximo permitido para fechar a prensa depende da temperatura de
prensagem:
Temperatura (oC) 100 110 120
Tempo máximo (min) 3 2 1
Condições de prensagem .
tempo, temperatura e pressão
a) Tempo: é função do tipo de cola, catalizador, umidade da madeira, temperatura de
prensagem e condições locais de trabalho
- Prensagem a frio - tempo longo
a resistência de final só é alcançada após alguns dias de armazenamento
-Prensagem a quente - a resistência final da linha de cola é praticamente alcançada após
poucos minutos. Atinge um valor máximo em aproximadamente 24 horas de
armazenamento.
b) Temperatura de prensagem
- Como acontece nas reações químicas, a velocidade de cura da cola depende da
temperatura
-um aumento de 10oC provoca um aumento na velocidade das reações, em média, de 3
vezes.
prensagem a quente - 70 a 120oC
38
c) Pressão da prensa
madeira mole - pressão baixa
madeira dura - pressão alta
No caso de colagem de várias espécies, a pressão deve ser regulada conforme a mais
mole.
Precauções:
a) A cola espalhada sobre as máquinas, mãos e roupas, deve ser removida o mais cedo
possível, pois a cola curada não é mais solúvel em água.
b) O formaldeido em maiores concentrações irrita os olhos, nariz e garganta
-concentração máxima tolerável- 6mg/m3
-promover uma boa ventilação
c) O contato permanente com a cola pode causar irritações da pele ( mãos e braços).
- utilizar luvas de borracha, tratamento prévio com óleo.
Extensores e materiais de enchimento
Finalidades:
-economia
-controle da viscosidade
-conferir certas propriedades física (maior plasticidade, ultrapassagem da linha de cola,
diminuição de tensões).
Figura ... Cola sem extensor
39
20 - 40 oC fase de maior liquidez
-o extensor evita que a viscosidade atinja níveis muito baixos
-pH dos extensores deve ser neutro + ou - 7
-vida útil aumenta com o aumento de extensores
-extensores à base de amido - absorve água, suceptível a fungos, a resistência mecânica
diminui
Extensores mais comuns:
-trigo, centeio, soja, milho, batata, etc.
Material de enchimento
São materiais sem poder próprio de adesivo
-minerais (caolinas)
-serragem de madeira
-farinha de nozes
Objetivos:
-economia de adesivo
-neutralização das tensões
-impedimento do afastamento da linha de cola
-evitar a adsorção de água (maior problema das farinhas orgânicas).
Desvantagem: redução da resistência mecânica
Resinas fenólicas
Possuem alta resistência à água.
-a resistência da linha de cola é superior à resistência da própria madeira
Usos:
- compensados para construção de aviões, navios caça-minas
-uso exterior
-formas de concreto
40
COMPENSADOS
Considerações gerais
Madeira sólida como material estrutural
principais desvantagens:
-heterogeneidade e anisotropia baixa estabilidade
-capacidade de absorção de água e vapor dimensional
Solução parcial - colagem de lâminas opostas
Se alta resistência à tração é requerida - não usar compensados (as lâminas perpendiculares
à capa reduzem a resistência.
A madeira e o compensado apresentam importantes propriedades pelas razões de
resistência em relação à densidade.
- Propriedades desejáveis em compensados - alta elasticidade, baixa condutividade térmica
-Compensados podem ser facilmente colados
-em comparação com metais podem ser desdobrados com baixo consumo de energia
-os defeitos presentes na madeira podem ser redistribuidos
Definição
Compensados - São chapas de madeira construidas com um número ímpar de camadas ou
lâminas coladas entre si de tal maneira que as fibras de uma camada forme um ângulo de
90o com aquelas da camada adjacente. Uma camada pode ter uma ou mais lâminas
colocadas paralelamente entre si.
FIGURA
41
Espessura dos painéis
- para produzir painéis mais espessos, a espessura das lâminas podem ser aumentadas até
um limite ou aumenta-se o número de camadas.
TABELA - Espessura, número mínimo de lâminas e tolerâncias.
__________________________________________________________________
Espessura No. mínimo de Tolerâncias
(mm) lâminas (mm)
__________________________________________________________________
4 3 +/-0,5
6 3 +/-0,6
9 5 +/-0,7
12 5 +/-0,8
15 7 +/-1,0
18 7 +/-1,0
21 9 +/-1,0
__________________________________________________________________
APLICAÇÃO DO ADESIVO E MONTAGEM
Até aqui todas as operações foram de produção e preparação de lâminas.
A técnica mais comum de aplicação de adesivos é através do esparramador em
rolos.
Kollmann at al. (1975) p. 228
Esparramador em rolos
Consiste de:
-dois rolos de aço cobertos com borracha
-dois rolos menores colocados atrás dos maiores - controle da quantidade de adesivo (rolos
doutores)
São ajustáveis - podem ser afastados ou aproximados dos rolos maiores - regulam o filme
de adesivo.
O espalhador de cola deve ser bem ajustado, pois o adesivo é um dos ítens de maior
custo na produção.
-deve-se evitar excesso como também falta de adesivo.
Espalhadores semi-automáticos
-cortina
42
-spray
Alimentação - correias pneumáticas
Fórmulas para mistura do adesivo
A B C D
Cascamite PL-2030 100 100 100 100
Farinha de trigo 35 50 65 80
Água 35 50 70 85
Preparado endurecedor M-4
ou M-5
6 a 8 6 a 8 6 a 8 6 a 8
Os números referem-se a partes por peso.
A quantidade de água pode ser variada para o ajuste da viscosidade.
Fonte: Boletim Técnico, Alba Química.
PRENSAGEM
Pré-prensagem - Esta operação é comum em muitas indústrias. É feita logo após a
aplicação do adesivo, numa prensa a frio, que tem um prato fixo e um hidráulico móvel.
Objetivo principal da pré-prensagem - Colagem antecipada para permitir maior velocidade
na alimentação da prensa quente e eliminar a quebra ou deslocamento das lâminas quando
do carregamento.
Kollmann at al. (1975) p. 230
PRENSAS
Existem diversos tipos de prensa.
-consistem de uma pesada base estrutural apoiada por quatro ou mais colunas
-pratos ou mesa
43
Aberturas - São espaços existentes entre os pratos quando a prensa está aberta
Aplicação de pressão - se dá pelo levante da mesa e por conseguinte o fechamento dos
pratos.
Fornecimento de calor - os pratos geralmente são aquecidos por vapor, água ou óleo.
Temperaturas - variam de 100 a 170 oC
Produtividade da fábrica - é determinada pelo número de aberturas na prensa
-sistemas alimentadores e descarregadores
mecânicos contribuem para alta produtividade
Carregamento - existem linhas de prensagem com o sistema de "bandejas"para
carregamento múltiplo
Em algumas fábricas duas linhas de prensagem muitas vezes operam em paralelo.
Tamanho dos pratos da prensa: 3850 x 1750 mm
3500 x 1750 mm
5100 x 1830 mm
Existem prensas com 16 a 40 aberturas (Alemanha)
Exemplo de uma prensa com 40 aberturas
tamanho dos pratos: 3200 x 1900 mm
pressão específica: 15kg/cm2
taxa de abertura: 600 a 700 mm por segundo
saida: 24,32 m3 de compensados por hora (5mm de espessura) 800 chapas
tempo de prensagem: 2 min.
800 chapas - 20 prensadas - 40 min. então tempo aberto = 20 min, ou seja 1
min./prensada
Figura... Decréscimo do tempo de prensagem para colas feno-formaldeido
44
Fonte: Shelton 1969, p. 9 citado por Baldwin, R. F. 1995, p. 62
Figura... Decréscimo do custo do adesivo
Fonte: Shelton 1969, p. 9 citado por Baldwin, R. F. 1995, p. 63
45
CONDICIONAMENTO
Logo após a prensagem o compensado está numa condição instável. As lâminas da
capa estão bastante secas, o que não acontece com as lâminas do coração. Isto gera
gradientes de temperatura e umidade que devem ser reduzidos ou removidos, da seguinte
maneira:
1. empilhamento dos compensados ainda quentes (sem separadores) logo após a
prensagem
2. passar os painéis, logo após a prensagem, através de um túnel com umidade e
temperatura controlados.
3. utilização de borrifadores de água - equalização do conteudo de umidade.
ACABAMENTO DOS PAINÉIS
Após o resfriamento, os painéis precisam ser cortados nos tamanhos requeridos.
Usa-se uma serra circular dupla - ajusta os dois lados numa só operação.
Carro transportador da serra pode levar uma série de painéis.
Ajuste do 3o e 4o bordo podem ser feitos na mesma serra, após ajuste da distância
Para uma maior produção pode-se usar duas serras duplas (em L) - uma ajusta o
comprimento e a outra a largura.
Características de uma serra automática de ajuste (Alemanha Ocidental)
1) ajuste dos quatro bordos
2) corte em partes tanto no comprimento como na largura
3) cortando o painél em seções irregulares
Sequência de operações para corte automático com programa de controle:
1) movimento à frente - ajuste do comprimento
cortes 1 e 2 simultaneamente
1) movimento de volta - ajuste da largura 3
cortes das partes 4 e 5 (faixas)
2) movimento à frente - corte em partes no sentido do comprimento 6 e 7 simultaneamente
2) movimento de volta - corte em partes no sentido da largura 8 a 11, inclusive ajuste da
última largura
Painéis já ajustados nos bordos
1) movimento à frente - nenhum corte
1) movimento de volta - cortes em partes 4 e 5 (faixas)
2) movimento à frente - corte no comprimento em partes 6 e 7 (simultaneamente)
2) movimento de volta - cortesem partes no sentido da largura 8 a 10
Tudo isto é feito numa única alimentação da pilha de painéis e por um ciclo de
operações automático.
EXERCÍCIO
Cálculo do número de chapas de compensado a partir de uma tora com as características
abaixo:
46
Dcc = 53 cm
Dsc = 50 cm
Ff = 0,6
Perda = 50%
Espessura de lâmina = 2 mm
Dimensões da chapa = 2,40m x 1,20m
Número de lâminas por chapa= 3
Cálculo do volume total da tora
V= (P d²)/4xhxf
V=( 3,l4l6 x 0,5² x2,4 x 0,6)4
V= 0,28 m³
Cálculo do volume útil
Vútil= Vtotal x 0,5
Vútil= 0,28 x 0,5
Vútil= 0,14 m³
Cálculo do volume de cada chapa
Vchapa= n° de lâminas x esp. lâminas x área da chapa
Vchapa= 3 x 0,002m x 2,88 m²
Vchapa= 0,01728 m³
Então o número de chapas de compensado será
Nchapas= Vútil/Vchapa
Nchapas= 0,14/0,01728
Nchapas= 8 compensados
47
48
CHAPAS DE PARTÍCULAS
Definição: São painéis produzidos pela aglutinação de pequenas partículas de madeira,
normalmente com o uso de resinas sintéticas, sob pressão e calor por um determinado
tempo.
Principais tipos de partículas:
1. Shaving (maravalhas) - pequena partícula de madeira de dimensões indefinidas
produzidas pelo alisamento da madeira em uma plaina. Variável em espessura e
normalmente curvada.
2. Flake (flocos) - pequena partícula de dimensões pré-determinadas, produzidas em um
equipamento especial.Uniforme em espessura, com orientação das fibras paralela às faces.
3. Wafer - similar ao floco, porém maiores. Normalmente superiores a 0,6 mm de espessura
e 25 mm de comprimento. Pode ter extremidades afiladas.
4. Chip (cavaco) - pedaço de madeira cortado de um bloco por uma faca ou martelo, tal
como cavacos para polpa
5. Sawdust (serragem) - produzido por um corte de serra
6. Strand (tira) - cepilho grande, mas plano com superfícies paralelas
7. Sliver (cavaco) - seção transversal quase quadrada, com comprimento de pelo menos 4
vezes a espessura
8. Wood wool (excelsior) - longo e cervado, também usado como protetor de embalagens.
Embora as chapas produzidas para todos estes tipos de partículas sejam chamadas
chapas de partículas, algumas são comercializadas com o nome que descreve o tipo de
partícula, como waferboard.
Muitos tipos de chapas são produzidos a partir de resíduos (shaving, sawdust ou
chips), porém alguns tipos requerem madeira roliça (waferboard) que permite a obtenção de
partículas com dimensões e formas desejadas.
Na Europa as primeiras indústrias usaram cavacos de madeira e resíduos de
compensados. A tecnologia melhorada demonstrou que flocos de espessura uniforme
davam um produto superior. A partir daí muitas indústrias foram construidas para utilizar
madeira roliça como matéria-prima. Nos EUA as primeiras indústrias utilizavam resíduos
industriais, principalmente shaving.
EUA
1950 - 1960 - utilização de resíduos - baixo preço
- aumento da competição por resíduos e elevação do preço
1970 - prevalece o predomínio de resíduos
49
anos 80 - com o rápido desenvolvimento da indústria de chapa "wafer" no final da década
de 70, provavelmente levará a um grande consumo de madeira roliça na década de 80.
O desenvolvimento da indústria de chapas na Europa foi estimulado pela escassez
de madeira e nos EUA, pela grande quantidade de resíduos industriais de coníferas.
1941 - primeira indústria comercial na Alemannha
1940 - 1950 foram construidas indústrias na Europa e EUA. O produto foi de baixa
qualidade e a indústria teve dificuldades para entrar no mercado.
Produção mundial
1950 - 0,02 milhões m3/ano
1960 - 3 milhões m3/ano
1970 - 20 milhões m3/ano
Tabela. Principais tipos de matéria-prima usadas para chapas de partículas na América do
Norte (1970)
Percentagem do
suprimento total de
madeira
Coníferas
Roundwood .. 4.2
Pulp chips .. 3.7
Planer shavings 47.7
Sawdust 11.8
Resíduos da indústria de compensados
e outros 17.2
Total 84.6
Folhosas
Roundwood 6.7
Pulpchips 2.1
Planershavings 3.1
Sawdust 0.4
Resíduos da indústria de móveis e outros 3.1
Total folhosas 15.4
100,0%
Fonte: Mottet 1975, FAO Paper 59, citado por Maloney (1977) p. 180
Taxas de crescimento entre 1960 - 1973
Chapas de partículas - 19% ao ano
Compensados - 8% ao ano
Madeira serrada - 2% ao ano
50
Tabela. Produção mundial de chapas de partículas, compensados e madeira serrada
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Chapas de partícula Compensados Madeira serrada
Região 1960 1973 1960 1973 1960 1973
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
América do norte 0,5 6,9 8,9 20,4 97 126
Europa 2,2 19,3 2,7 4,8 71 89
Japão 0,07 0,6 1,3 8,9 28 44
URSS 0,2 3,1 1,4 2,2 110 123
Outros 0,1 1,6 1,0 6,2 42 62
----- ----- ----- ----- ----- -----
Total mundial 3,1 31,5 15,3 42,5 348 444
------------------------------------------------------------------------------------------------------------
TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE CHAPAS DE PARTÍCULAS
Existem várias maneiras de classificar chapas de partículas: pelo tamanho e
geometria de partículas, diferenciação entre o tamanho das partículas da face e do núcleo,
densidade da chapa, tipo de resina e método de manufatura.
A norma nacional americana (ANSI 1979) classifica as chapas com base em tres
variáveis: densidade da chapa, classe de qualidade e tipo de resina.
A norma canadense reconhece 11 categorias de chapas, que são diferenciadas
principalmente pelas propriedades físicas.
TAMANHO E GEOMETRIA DE PARTÍCULAS
Todos os tipos de partículas citados inicialmente são usados, exclusivamente ou em
combinação.
A partícula ideal para boa resistência e estabilidade dimensional deve ser um floco
fino, de espessura uniforme, com uma alta razão de comprimento/espessura.
Ex: partícula plana e uniforme com as dimensões: 0,20 - 2,5 cm de comprimento
0,004 - 0,006 cm de espessura
As melhores partículas são produzidas de madeira roliça, seguida pelos cavacos de
polpa e finalmente cepilho.
DISTRIBUIÇÃO DAS PARTÍCULAS ENTRE A FACE E O NÚCLEO
A superfície das chapas deverão ser lisas e uniformes quando forem destinadas para
a indústria de móveis ou quando um acabamento superficial for necessário.
As chapas podem ser feitas em uma camada, tres, cinco ou de forma gradativa
FIGURA
51
Poucas chapas do tipo camada simples (homogênea) estão sendo produzidas hoje,
com excessão de algumas waferboards.
As chapas com multicamadas são superiores por alcançarem maior resistência à
flexão e rigidez.
DENSIDADE DA CHAPA
A norma americana ANSI aplica tres classificações de densida de chapa:
- alta densidade - 0,80 g/cm3
- densidade intermediária - 0,64 - 0,80 g/cm3
- baixa densidade - abaixo de 0,64 g/cm3
As chapas devem ser produzidas com as densidades mais baixas possíveis mantendo
as propriedades de resistência adequadas.
TIPO DE RESINA
Uréia-formaldeido é o adesivo mais usado na Europa e EUA.
As duas principais vantagens da uréia são:
-baixo custo
-curto ciclo de cura
As chapas produzidas com este tipo de resina são destinadas somente para uso
interior e são classificadas como tipo 1 pela norma ANSI.
No norte europeu são largamente utilizadas na construção de casas para assoalhos e
recobrimento das paredes internas.
Na América do Norte são utilizadas na construção de móveis e subacabamento mas
não para uso estrutural em assoalhos ou coberturas.
Fenol formaldeido (FF) - Sãol utilizadas para chapas destinadas ao uso externo ou
estrutural.
São classificadas como tipo 2 pela norma ANSI e são usadas na fabricação de:
- waferboards
- cobertura de assoalhos
Dois outros adesivos em uso limitado são:
Uréia-melanina - É uma combinação da resina UF e melanina. Usada
principalmente na Europa para produzir chapas com maior resistência à água do que certas
resinas uréia.
NosEUA esta combinação é utilizada principalmente na produção de chapa de fibra
de média densidade.
Isocianato - Adesivo relativamente novo.
-Potencialmente importante
-Usado em pequena escala no EUA e Europa
-É um produto caro, mas pode ser utilizado em pequenas quantidades
-Não contem água, o que evita gastos com secagem.
52
PROCESSOS DE MANUFATURA
A maioria das chapas de partículas são produzidas pela aglutinação de partículas e
adesivos em um colchão de baixa densidade. O colchão é levado para uma prensa, onde é
comprimido sob calor e a resina curada.
As prensas mais comuns são as de multi-aberturas, com dispositivos para fechar e
abrir simultaneamente todos os pratos.
Prensas de 1 abertura também são utilizadas.
FIGURA
53
54
As chapas de partículas também podem ser produzidas em prensas contínuas. Este
processo é mais recomendado para chapas finas de até 0,6 cm.
EXTRUSÃO
É mais de interesse histórico. As partículas são comprimidas entre dois pratos fixos
por um ariete oscilante.
As propriedades deste tipo de chapa são inferiores áquelas prensadas em pratos
devido a orientação das partículas, que são perpendiculares ao plano da chapa. São de baixa
resistência à flexão e baixa estabilidade dimensional.
Vantagens:
-permite produzir chapas com formas especiais com aberturas tubulares no centro;
-fornece um material adequado e de baixo custo para o miolo de chapas para móveis.
A extrusão pode ser horizontal ou vertical.
ETAPAS BÁSICAS DA MANUFATURA
A matéria-prima que entra na indústria na forma de toras, maravalhas, cavacos,
serragem, deve ser separada se possível, com relação à forma, espécie e conteudo de
umidade.
Este controle às vezes torna-se difícil quando as fontes de matéria-prima são
variáveis. Quando a indústria só trabalha com toras, torna-se mais fácil este controle.
A matéria-prima é comprada por peso e tipo do material. Dos resíduos os cepilhos
planos são os mais valorizados e a serragem o menos.
O preço de toras e cavacos são ditados pela indústria de papel e celulose, pela
competição.
PREPARAÇÃO DAS PARTÍCULAS
São necessários cortadores ou moinhos para quase todos os tipos de matéria-prima.
Cavacos devem ser cortados em flocos ou partículas menores e mais finas.
As toras são descascadas e posteriormente reduzidas em comprimento antes de
serem transformadas em flocos, wafers ou partículas menores.
Máquinas utilizadas - refinadores, moinhos de martelo, geradores de flocos e wafers.
55
FIGURA - GERADOR DE FLOCOS EM ANEL
SECAGEM DE PARTÍCULAS
Chapas produzidas com resina na forma líquida - as partículas devem ser secas a 2-
5% de umidade. A umidade restante será adicionada pela resina.
- o teor de umidade final será de 10%
PENEIRAGEM
As partículas depois de secas devem ser peneiradas para remoção dos finos, os quais
absorvem resina e reduzem a resistência da chapa.
A peneiragem separa também partículas finas e grossas para serem usadas no núcleo
e face das chapas.
APLICAÇÃO DE RESINA E CERA
Quantidade de cera - 0,25 a 2% (base peso seco). A finalidade é repelir a água.
Quantidade de resina - 2,5 a 10% (base peso seco). Esta quantidade é muito pouca
considerando a grandeza da área superficial das partículas. As partículas apresentam-se
com pequenas gotas com grandes lacunas entre elas.
A distribuição da resina deve ser o mais uniforme possível e em todos os lados das
partículas.
A mistura do material para a superfície e o núcleo é feita separadamente.
A resina e a cera são aplicados através de pulverização ou atomização.
56
FORMAÇÃO DO COLCHÃO
Objetivo: Obter um colchão o mais uniforme possível, isto é, produzir uma distribuição
uniforme no plano transversal da chapa.
Geralmente material mais fino - mais fácil obter uniformidade do colchão.
Na indústria de chapas toda formação é a seco, o ar é utilizado como meio de
transporte. As partículas são lançadas em uma câmara de ar acima das correias de onde
caem para forma o colchão.
Máquinas formadoras - São vários os tipos existentes. Normalmente são máquinas grandes
FIGURA - TIPOS DE FORMADORAS
57
58
ORIENTAÇÃO DAS PARTÍCULAS
Para a maioria das máquinas formadoras a orientação das partículas é aleatória.
Algumas formadoras têm sido desenvolvidas para orientar as partículas, o que pode
ser de duas maneiras:
-mecânica
-eletrostática
Mecânica - através de lâminas finas e paralelas
Eletrostática - as partículas são distribuidas entre pratos carregados. Sendo as partículas
polares, alinham-se com o campo elétrico.
O alinhamento em qualquer dos dois casos não é perfeito. Entretanto estas chapas
são bem mais fortes em uma direção do que as não orientadas.
A orientação das partículas é semelhante aos compensados.
PRENSAGEM
O colchão depois de formado deve ser movido na prensa com cuidado para evitar
perda dos bordos.
Os colchões de partículas são formados sobre lâminas metálicas, correias ou telas.
Nas indústrias que usam correias, o colchão é pré-prensado - aumentar a densidade e
resistência.
Prensa de multiaberturas (América do Norte)
dimensão dos pratos 132 x 264 cm a 264 x 924 cm
Prensas grandes de uma abertura também são usadas, principalmente na Europa.
Em qualquer tipo de prensa a chave para uma alta taxa de produção é:
-velocidade de carregamento e fechamento da prensa
-rapidez na cura do adesivo
Taxa de cura da resina
Chapa 1,27 cm espessura - tem sido reduzida de 10 para 3 minutos.
Temperatura geralmente é mais alta para resinas fenólicas (182 oC).
A manufatura de chapas é um processo semi-contínuo do estágio de formação até a
prensagem.
Prensa - equipamento mais caro na indústria. No processo de produção ela é
planejada para operar continuamente.
59
Se o colchão estiver fora dos limites de peso é descarregado e reciclado.
Controle da espessura da chapa
-através de separadores de metal ao longo dos bordos dos pratos;
-algumas prensas de multi-aberturas possuem controle da espessura em função do ciclo de
pressão (se a quantidade de de material for pouca a chapa poderá sair mais fina).
ACABAMENTO PRIMÁRIO
Após a prensagem as chapas podem ser resfriadas atnes do empilhamento.
-A resina uréia depois de curada, pode sofrer degradação quando exposta a longos períodos
sob alta temperatura
-Chapas impregnadas com resina fenólica são empilhadas algumas vezes ainda quentes
para fornecer um tempo adicional de cura.
LIXAMENTO
A maioria das chapas são lixadas
-fornece superfície clara e lisa para colagem ou acabamento;
-controle da espessura
Algumas chapas "wafer" e chapas estruturais são vendidas e usadas sem lixar.
DIMENSIONAMENTO
-Algumas indústrias cortam os painéis em tamanhos especiais requeridos pelos fabricantes
de móveis;
-outros cortam em tamanhos padrões usados em contruções residenciais - 132 x 264 cm.
60
CHAPAS DE FIBRAS
Incluem:
- chapas duras
- chapas de isolamento
- chapas de média densidade
Todos estes produtos são fabricados da madeira que foi reduzida a fibras
individuais, pequenos feixes de fibras ou partes de fibras, que são posteriormente agrupados
em um colchão.
Os processos de produção de polpa podem ser divididos em mecânico, químico e
semi-químico.
CHAPAS DURAS
É um produto de fibras de madeira de densidade média a alta que é comumente
produzido com um densidade próxima de 1,0 g/cm³.
forma ® lâminas planas (pode ser moldada para uma variedade de forma)
espessura ® 0,16 - 1,27 cm
É citado que a chapa dura foi desenvolvida acidentalmente em 1924 por William H.
Mason. Ele estava tentando produzir uma chapa de isolamento de baixa densidade. Ao
afastar-se do laboratório houve falha numa válvula. Isto causou alta e prolongada pressão
sobre o colchão de fibra, resultando em um painél denso e duro.
FABRICAÇÃO
Uma distinção importante entre chapas duras e outros produtosde fibras é que, em
chapas duras, a lignina desempenha uma função de adesivo entre as fibras. A união causada
pela lignina é a principal força de adesão no produto acabado. Por isto o único tipo de polpa
adequado para chapa dura é a mecânica.
Figura: Processo de fabricação
Resina e cera são adicionados durante a secagem ou logo após a polpação.
Fenol-formaldeido ® resina normalmente utilizada numa concentração de 1-2% do peso
seco da chapa.
Estas pequenas quantidades melhoram a resistência da chapa. A resina e a cera
aumentam a resistência à água.
Após a formação da polpa as fibras são agrupadas em um colchão e pré-prensadas.
Esta fase pode ser feita usando água ou ar como meio de formação.
A sequência de fabricação é completada com uma prensagem a quente,
empregando-se alta temperatura (190 - 235 °C) e pressão (35 - 100 kg/cm²) para levar a
lignina a uma condição termoplástica e densificar o colchão de fibra.
61
PROCESSO ÚMIDO
Faz uso de água para a formação do colchão. A polpa é misturada com água como
se estivesse fazendo papel e esta mistura é então medida em uma peneira de arame. A água
é drenada com auxílio de sucção no lado inferior da peneira, e colchão sob a peneira é
movido para a pré-prensa onde o excesso de água é retirado.
A pré-prensagem é importante no processo a úmido uma vez que os passos
subsequentes envolvem prensagem a alta temperatura (evita perda de calor com
vaporização desnecessária de água).
Após a pré-prensagem o colchão é movido para a prensa quente sob a peneira.
Altos níveis de calor e pressão servem para reconstituir as ligações lignínicas,
eliminar a água adicional e secar o colchão.
A peneira é mantida na prensagem a quente para permitir o escape de vapor de água.
O processo a úmido de chapas duras é caracterizado por: distribuição uniforme da
densidade (a água é meio eficiente de formação) e um lado rugoso (causado pela peneira).
PROCESSO A SECO
As chapas são feitas usando ar ao invés de água como meio de formação.
Após a produção de polpa a fibra é seca e introduzida num dispositivo de formação
onde é criado uma avalanche de fibra. O colchão de fibra formado é todo espesso (10 a 12,5
cm para um painél de 0,64 cm). Um rolo prensa comprime a pilha de fibras frouxas. A
prensagem a quente completa a sequência.
No processo a seco a peneira sob o colchão é dispensada, de modo que as duas
superfícies do painél serão lisas (s-2-s).
Processo a seco:
-distribuição de densidade menos uniforme que o úmido
-resistência ligeiramente mais baixa para mesmas quantidades de resina
-normalmente mais resina é usada (2% de resina sólida com base no peso seco.
TRATAMENTOS
As chapas duras são sensíveis à umidade. Quando nenhum tratamento especial é
feito é tida como um produto para uso interior.
A umidade pode causar ® expansão linear, inchamento em espessura e formação de
erupções superficiais.
As chapas duras para uso exterior devem ser tratadas por um dos vários processos:
1. Imersão dos painéis em vários óleos, seguido pelo cozimento a alta temperatura.
Resultado ® melhora muito a resistência a água, aumenta a resistência à abrasão,
melhora a dureza e resistência em geral.
2. Tratamento a alta temperatura sem imersão preliminar em óleo (200 °C)
Objetivo ® aumentar a ligação entre celulose e outros polímeros.
62
3. Aumentando a quantidade de resina na fabricação da chapa pode-se melhorar a
resistência à umidade. Este método tem sido mais usado por não
apresentar problemas de poluição.
CHAPAS DE ISOLAMENTO
São produzidas com peso específico variando de 0,25 a 0,45.
Variam de chapas acústicas de baixa densidade para forro a chapas de isolamento
estruturais com densidade relativamente alta, usadas em laterais de armações em
construções. Contribuem para a redução de ruidos.
Figura:
63
PROCESSO DE MANUFATURA
O processo usado é semelhante ao de chapas duras: polpação termomecânica,
refinação das fibras e formação das chapas (normalmente usando água como meio de
formação).
A diferença está na prensagem e secagem do colchão. Ao invés de usar uma prensa
a quente o colchão é levado à espessura desejada, simplesmente usando um rolo prensa e
então secada.
A ausência da prensa a quente significa que as ligações ligninicas não são efetuadas
nas chapas de isolamento. A união fibra-fibra é fornecida principalmente pelas pontes de
hidrogênio.
Aditivos como amido e asfalto também são usados para melhorar a ligação.
CHAPAS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE
É um produto novo desenvolvido nos anos 60.
É semelhante às chapas duras e chapas de partículas, embora distintamente diferente
de ambas.
A densidade varia de 0,50 a 0,80 g/cm³. Como em chapas duras, é feita a partir de
fibras individuais ou feixes de fibras. A união das fibras é obtida com o uso de resinas
sintéticas. A esse respeito assemelha-se às chapas de partículas.
A principal utilização é na indústria de móveis, muitas vezes para as mesmas
aplicações de chapas de partículas. Onde há a necessidade de bordos retos as chapas de
partículas são preferidas porque é menos cara. Para bordos contornados, haveria
necessidade de um tratamento especial e caro para chapas de partículas. Os bordos de
chapas de partículas são porosos para serem moldados e acabados diretamente, havendo
necessidade de recobri-los com madeira sólida.
A chapa MDF tem um densidade mais uniforme e lisa, bordos firmes que podem ser
trabalhados quase como a madeira sólida.
A MDF permite acabamento com superfície lisa e pode ser desenhado, eliminando a
necessidade de lâminas superficiais.
Figura:
PROCESSO DE MANUFATURA
Os primeiros passos de fabricação são semelhantes aos de chapas duras.
Toras ® cavacos ® polpação termomecânica
O processo daí em diante assemelha-se intimamente ao usado na fabricação de
chapas de partículas.
A fibra é seca, misturada com resina e ocasionalmente cera e agrupada em um
colchão que é subsequentemente prensado nas espessuras e densidades desejadas.
64
Como em chapas de partículas, a resina sólida compõe 6 - 7% do peso seco do
produto.
65
DENSIFICAÇÃO DE RESÍDUOS INDUSTRIAIS E FLORESTAIS
Definição: Consiste na redução do volume de resíduos após a redução dos mesmos em
pequenas dimensões e, posteriormente, na compactação em equipamentos especiais
utilizando aditivos ou não, originando produtos comumente denominados de briquetes ou
peletes.
Objetivos
-aproveitar resíduos de madeira, otimizando custo de transporte
-resolver problemas de estocagem, uma vez que ocupam pouco espaço
-oferecer energia mais barata
Matéria-prima
- Resíduos industriais: costaneiras, destopos, aparas, maravalhas, serragem,
- Resíduos da floresta: galhos, árvores de desbaste, árvores atacados por insetos e fungos
- Resíduos agrícolas: palha de arroz, milho, bagaço de cana-de-açúcar, linho, amendoim,
milho, café, cacao, algodão, banana, babaçu. (Energia e Indústria Ltda.)
Etapas de produção
Picadores ® Peneiras classificadoras ® Secagem ® Prensas ® Armazenamento
Vantagens da densificação
-uniformidade do combustível
-combustível limpo
-maior densidade
-umidade uniforme
-poder calorífico elevado
-queima uniforme
-maior rendimento, eficiência de queima e liberação de calor
-permite alimentação automática por rosca
Processos de Compactação
Peletização ® Emprega uma matriz de aço perfurada com um denso arranjo de
orifícios de 0,3 a 1,3 cm de diâmetro. A matriz gira e a pressão interna dos cilindros forçam
a passagem da biomassa através dos orifícios com pressões de 7,0 kg/mm². O pelete então
formado é cortado por facas ajustadas ao comprimento desejado.
66
Briquetagem ® Compacta a biomassa entre cilindros com cavidades, produzindo
formas como o carvão briquetado. As dimensões variam de 15 a 250 mm de comprimento,
com diâmetro de 50 mm.
Extrusão ® Usa-se uma rosca para forçar a biomassa sob alta