Prof. Setsuo Iwakiri UFPR - DETF PAINÉIS COMPENSADOS Prof. Setsuo Iwakiri UFPR - DETF

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

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.

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

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS Figura – Esquema ilustrativo de compensados de 3, 4 e 5 lâminas

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS Figura – Ponto de balanço das forças no painel compensado

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

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS Figura - empenamento > lâminas de diferentes espécies / densidades nas capas

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS Figura - empenamento > lâminas com diferentes teores umidade nas capas

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS Figura - empenamento > lâminas de diferentes espessuras nas capas

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMPENSADOS MULTILAMINADOS

> 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

> Juntagem de lâminas < Figura – Juntadeira de lâminas (Fio resinado)

> Juntagem de lâminas < Figura – Juntadeira de lâminas (fita adesiva)

> 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)]

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – batedeira de cola

> Preparação e aplicação de adesivo < Tabela – Formulação para mistura > resina uréia-formaldeído FORMULAÇÃO A B C D E Resina – UF 100 Extensor – trigo 25 50 75 125 Água 20 80 110 140 Catalisador 6-8

> Preparação e aplicação de adesivo < Tabela – Formulação para mistura – resina fenol-formaldeído FORMULAÇÃO A B C D Resina - FF 100 Extensor – trigo - 5 10 25 Casca côco Água 15 50 Gramatura / linha cola (g/m2) 360 380 400 430

> 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

> Preparação e aplicação de adesivo < Tabela – Gramatura em função da espessura da lâmina e classes de densidade da madeira

> 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

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – Aplicador de rolos

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – Passadeira de cola / rolos

> 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

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – Aplicador por spray

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – Aplicador por spray

> 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

> Preparação e aplicação de adesivo < Figura – Aplicador por cortina

> Preparação e aplicação de adesivo < Tabela - Consumo de adesivo para três diferentes processos de aplicação TIPO APLICADOR GRAMATURA (g/m2) CONSUMO ADESIVO (g/m2) Rolo 219 292 Spray 281 Cortina 244

> Preparação e aplicação de adesivo < Tabela – Relações entre a espessura e número de lâminas com os parâmetros de colagem > espessura painel: 12,5 mm. Espessura Lâmina (mm) Número lâminas Número LC g/m2 Gramatura / LC – g/m2 Gramatura Total – g/m2 Quantidade Água – g. 4,2 3 2 224 448 260 3,2 4 214 642 372 2,5 5 205 820 476

> 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 ESPESSURA DO COMPENSADO (mm) NÚMERO MÍNIMO DE LÂMINAS 04 03 06 09 05 12 15 18 07 21 25

> montagem dos compensados < Figura – lâminas miolo cola (curtas) / miolo seco (compridas)

> 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

> 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.

> Pré-prensagem < Figura – Pré-prensa

> Prensagem dos compensados < 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

> Prensagem dos compensados < Figura – sistema de carregamento e descarregamento automático de uma prensa

> Prensagem dos compensados < Figura – Prensa quente

> 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”

> 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

> 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 PARÂMETROS PRODUÇÃO - INTERAÇÕES PRESSÃO BAIXA ALTA Densidade da madeira Menor Maior Superfície da madeira Lisa Áspera Gramatura

> 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

> 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

> 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)

> Prensagem dos compensados < Figura – espessura do painel / tempo de prensagem

> Prensagem dos compensados < Tabela – Esquema de prensagem / resina UF

> Prensagem dos compensados < Tabela – Esquema de prensagem / resina FF

> 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)

> Acabamento dos painéis < Figura – Esquadrejadeira

> 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

> Acabamento dos painéis < Figura – Lixadeira de correias

> Acabamento dos painéis < Figura – Lixadeira de correias

> 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

> 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

> 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

> 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

> 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

> 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