PAINIS COMPENSADOS Prof Setsuo Iwakiri UFPR DETF INTRODUO

PAINÉIS COMPENSADOS Prof. Setsuo Iwakiri UFPR - DETF

INTRODUÇÃO l DESENVOLVIMENTO INDÚSTRIAS DE COMPENSADOS > ¡ Período >1905 a 1935 > Desenvolvimento tecnologia básica l l l ¡ Período > 1936 a 1965 > Consolidação indústrias compensados l l ¡ Equipamentos > guilhotina, passadeira de cola, prensa, . . . Difusão > produto > mercado Prensagem a frio > adesivo a base de proteína animal Sistemas de prensagem mais avançados (prensa quente) Uso > resinas termofixas > FF, UF (cura quente) Período > 1966 a 1982 > Inovações tecnológicas l l Materiais > resina, catalisadores, . . . > melhoria qualidade colagem / redução tempo de prensagem Secadores mais eficientes Prensas automáticas > múltiplas aberturas melhoria qualidade > aumento produtividade > redução custo

INTRODUÇÃO l 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 l Madeira sólida > ¡ l Natureza anisotrópica / estrutura heterogênea > diferentes alterações dimensionais / resistência > sentidos longitudinal e transversal Compensado > ¡ Princípio laminação cruzada + restrição linha cola > produto > construção balanceada > l l Melhor estabilidade dimensional Melhor distribuição > resistência > direção longitudinal / transversal

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

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

PRINCÍPIO DE CONSTRUÇÃO DE COMPENSADOS l DESEQUILÍBRIO ESTRUTURAL > PAINEL COMPENSADO ¡ Exposição > uma face painel > ambiente externo / alta UR ¡ Defeitos fabricação > empenamentos > l Empenamento > lâminas > espécies / densidades diferentes > capas l Empenamento > lâminas > teores umidade diferentes > capas l Empenamento > lâminas > espessuras diferentes > capas

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

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

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

PROCESSO DE PRODUÇÃO DE COMPENSADOS MULTILAMINADOS

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

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

> Preparação e aplicação de adesivo < l Preparação do adesivo > l Equipamento > batedeira de cola l Formulação > partes/peso > componentes > resina, extensor, água, catalisador, materiais enchimento, aditivos químicos. . . l Definição da formulação > função > tipo de resina / grau qualidade do compensado (local de uso / mercado) l Parâmetros > viscosidade; teor sólidos batida de cola • Viscosidade > determinação > copo Ford 8 > tempo escoamento > 30 a 60 s > 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 < l Figura – batedeira de cola

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

> Preparação e aplicação de adesivo < l Tabela – Formulação para mistura – resina fenol-formaldeído FORMULAÇÃO Resina - FF Extensor – trigo Casca côco Água Gramatura / linha cola (g/m 2) A B C D 100 100 - 5 10 25 10 10 - 10 15 50 360 380 400 430

> Preparação e aplicação de adesivo < l Aplicação do adesivo > ¡ Gramatura > quantidade adesivo (g/m 2) ¡ Controle de aplicação > uniformidade l Cálculo da gramatura > • GR (g/m 2) = (Peso molhado - peso seco) : (C x L) l Gramatura > função > • Classe densidade madeira • Espessura lâmina

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

> Preparação e aplicação de adesivo < ¡ (A) Aplicador de rolos > l l l 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 l 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 < l Figura – Aplicador de rolos

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

> Preparação e aplicação de adesivo < ¡ (B) Aplicador de spray > l l 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 l Desvantagens: • Alteração fluxo de aplicação > aumento viscosidade adesivo > inverno • Uso dispositivos aquecimento adesivo > T = 32 – 38°C

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

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

> Preparação e aplicação de adesivo < ¡ (C) Aplicador por cortina > l l 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 l Desvantagens > • Alteração fluxo de aplicação > aumento viscosidade adesivo > inverno • Uso dispositivos aquecimento adesivo > T = 32 – 38°C

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

> Preparação e aplicação de adesivo < l Tabela - Consumo de adesivo para três diferentes processos de aplicação TIPO APLICADOR GRAMATURA (g/m 2) CONSUMO ADESIVO (g/m 2) Rolo 219 292 Spray 219 281 Cortina 219 244

> Preparação e aplicação de adesivo < l 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/m 2 Gramatura / LC – g/m 2 Gramatura Total – g/m 2 Quantidade Água – 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 préestabelecida / princípio de laminação cruzada ¡ Composição > l Lâminas da capa e contra-capa Lâminas do miolo > curtas (miolo cola) / compridas (miolo seco) l Tabela – Relação > número de lâminas x espessura do compensado l ESPESSURA DO COMPENSADO (mm) NÚMERO MÍNIMO DE L MINAS 04 03 06 03 09 05 12 05 15 05 18 07 21 09 25 09

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

> montagem dos compensados < l 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 > l l 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 > l l l 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 < l 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 < l Figura – Pré-prensa

> Prensagem dos compensados < l Prensa > ¡ ¡ Número de aberturas > 6 – 50 Carregamento manual / automático Sistema de aquecimento > vapor + / óleo quente Parâmetros do ciclo de prensagem > l l Tempo de carregamento da prensa Pressão Temperatura de prensagem Tempo de prensagem

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

> Prensagem dos compensados < l Figura – Prensa quente

> Prensagem dos compensados < l Tempo de carregamento da prensa > l Tempo transcorrido a partir do carregamento do primeiro painel na prensa até atingir a pressão especificada l Carregamento rápido > maior produtividade > evitar pré-cura > primeiras chapas l Tempo carregamento > colagem fenólica > menor 2’ 30”

> Prensagem dos compensados < l Pressão > ¡ Função > l l l 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 > l 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 < l 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 PAR METROS PRODUÇÃO - INTERAÇÕES PRESSÃO BAIXA ALTA Densidade da madeira Menor Maior Superfície da madeira Lisa Áspera Maior Menor Gramatura

> Prensagem dos compensados < l Temperatura de prensagem ¡ Definida > função > temperatura necessária para cura da resina l l 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 < l Tempo de prensagem > ¡ Tempo prensagem > função > l l l ¡ 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 > l l 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 l 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 < l Figura – espessura do painel / tempo de prensagem

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

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

> Acabamento dos painéis < l Reparos e remendos > ¡ ¡ l Acondicionamento > ¡ ¡ ¡ l Emassamento > aplicação > massa acrílica > eliminação defeitos abertos Remendos > material mesma espécie > mesma direção grã 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 < l Figura – Esquadrejadeira

> Acabamento dos painéis < l Calibração e lixamento > ¡ Finalidade > ajuste > espessura e acabamento superficial ¡ Lixadeira de cilindros > l ¡ Dois ou mais cilindros revestidos com lixa > granulometria maior (calibração) / menor (acabamento) Lixadeira de correias > l l 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 < l Figura – Lixadeira de correias

> Acabamento dos painéis < l Figura – Lixadeira de correias

> Controle de qualidade / Classificação < l Padrões de qualidade de compensados > ¡ Normas para procedimentos de ensaios laboratoriais > ABNT (Brasil), ASTM, EN ¡ Padrões comerciais de utilização / requisitos > l l ¡ EN – Européia CS - Commercial Standard APA - American Plywood Association BS – Britsh Standard Qualidade dos painéis compensados > l l Qualidade das lâminas das capas Tipo de colagem Propriedades dos painéis Defeitos de fabricação

> Controle de qualidade / Classificação < l Qualidade das lâminas das capas > ¡ ¡ l 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 < l 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 < l Defeitos de fabricação > ¡ ¡ ¡ Bolhas > elevação > superfície do painel > plano interno do painel Delaminação > separação > lâminas 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 < l Classificação dos painéis compensados (NBR 3 – 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