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paineis compensados dimensionamento
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INTRODUÇÃO
DESENVOLVIMENTO INDÚSTRIAS DE COMPENSADOS >
Período >1905 a 1935 > Desenvolvimento tecnologia básica Equipamentos > guilhotina, passadeira de cola, prensa, ... Difusão > produto > mercado Prensagem a frio > adesivo a base de proteína animal
Período > 1936 a 1965 > Consolidação indústrias compensados Sistemas de prensagem mais avançados (prensa quente) Uso > resinas termofixas > FF, UF (cura quente)
Período > 1966 a 1982 > Inovações tecnológicas Materiais > resina, catalisadores, ... > melhoria qualidade colagem / redução
tempo de prensagem Secadores mais eficientes Prensas automáticas > múltiplas aberturas melhoria qualidade > aumento produtividade > redução custo
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
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
> 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
> 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 <
Tabela – Formulação para mistura > resina uréia-formaldeído
FORMULAÇÃO A B C D E
Resina – UF 100 100 100 100 100
Extensor – trigo 25 50 75 100 125
Água 20 50 80 110 140
Catalisador 6-8 6-8 6-8 6-8 6-8
> Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Formulação para mistura – resina fenol-formaldeído
FORMULAÇÃO A B C D
Resina - FF 100 100 100 100
Extensor – trigo - 5 10 25
Casca côco 10 10 10 10
Água - 10 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 <
(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 <
(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 <
Tabela - Consumo de adesivo para três diferentes processos de aplicação
TIPO APLICADOR GRAMATURA (g/m2) CONSUMO ADESIVO (g/m2)
Rolo 219 292
Spray 219 281
Cortina 219 244
> Preparação e aplicação de adesivo <
Tabela – Relações entre a espessura e número de lâminas com os parâmetros de colagem > espessura painel: 12,5 mm.
EspessuraLâmina
(mm)
Númerolâminas
Número LCg/m2
Gramatura / LC – g/m2
GramaturaTotal – g/m2
QuantidadeÁgua – g.
4,2 3 2 224 448 260
3,2 4 3 214 642 372
2,5 5 4 205 820 476
> 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 03
09 05
12 05
15 05
18 07
21 09
25 09
> 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.
> Prensagem dos compensados <
Prensa >
Número de aberturas > 6 – 50 Carregamento manual / automático Sistema de aquecimento > vapor + / óleo quente Parâmetros do ciclo de prensagem >
Tempo de carregamento da prensa Pressão Temperatura de prensagem Tempo de prensagem
> Prensagem dos compensados <
Figura – sistema de carregamento e descarregamento automático de uma prensa
> 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 Maior Menor
> 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 <
Tabela – Esquema de prensagem / resina UF
Espessura
Painel (mm) N°
lâminas DLC+ (mm)
Tempo prensagem (min)
Gramatura linha simples (g/m2)
3,5 3 1,2 2,75 146 4,5 3 1,5 2,75 171 6,0 3 2,1 3,25 171
12,5 5 5,0 5,00 195 15,5 5 6,3 6,50 195 19,0 5 7,6 8,00 195 22,0 7 9,5 9,50 195
> Prensagem dos compensados <
Tabela – Esquema de prensagem / resina FF
Espessura painel (mm)
N° lâminas
Tempo prensagem
(min) a 140°C
Tempo prensagem
(min) a 150°C
Tempo prensagem
(min) a 160°C 9,5 3 3,5 3,0 2,0
12,5 3 4,0 3,5 3,0 12,5 4 4,5 4,0 3,5 12,5 5 5,0 4,5 4,0 15,5 5 6,0 5,5 5,0 19,0 5 7,5 7,0 6,5 19,0 7 8,5 8,0 7,5 22,0 7 10,0 9,5 9,0 15,0 7 12,5 11,5 11,0
> 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 <
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
> 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