Post on 08-Nov-2018
1
PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA
Prof. Setsuo IwakiriUFPR
INTRODUÇÃO
� HISTÓRICO >
� 1914: Primeira fábrica > painéis fibras isolantes > processo úmido
� 1930: Primeira fábrica > painéis fibras duras > processo úmido� 1931: Suécia > desenvolvimento > desfibrador “Asplund” > sistema
contínuo > integrado – cozimento / desfibramento� 1943: Desenvolvimento > sistema de formação do colchão > método
pneumático (base – processo seco / semi-seco)
� 1951: Início > produção painéis de fibras duras – processo semi-seco� 1952: Desenvolvimento > planta piloto > produção > painéis de fibras
duras – processo seco
� 1975: Início > produção > painéis de fibras de média densidade “MDF”
2
INTRODUÇÃO
� CONCEITO > Painéis de fibras de madeira
� Painéis produzidos com fibras de madeira, cuja adesão primária se processa através do entrelaçamento das fibras e pelas propriedades adesivas da lignina.
� CARACTERÍSTICAS >
� Produto > com estrutura altamente homogêea / isotrópica > uso de fibras individualizadas > deposição aleatória ao plano do painel
INTRODUÇÃO
� USOS >
� Isolamento térmico e acústico
� Divisórias internas� Móveis� Portas
� Molduras� Revestimentos em geral
3
CLASSIFICAÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA
� Não prensados� Painéis isolantes (semi-rígido): 0,02 a 0,15 g/cm³
� Painéis isolantes (rígido): 0,15 a 0,40 g/cm³
� Prensados� Painéis de média densidade: 0,50 a 0,85 g/cm³
� MDF Light: 0,50 a 0,60 g/cm³� MDF Standard: 0,65 a 0,75 g/cm³� HDF (delgado): 0,85 g/cm³
� Painéis de fibras duras: 0,80 a 1,20 g/cm³� Painéis de alta densificação: 1,20 a 1,45 g/cm³
MATÉRIA PRIMA
� MADEIRA >� Fonte > toretes / resíduos processamento / cavacos
� Coníferas > coloração clara / baixa densidade / fibras longas / parede celular delgada / curvam e colapsam facilmente > maior área adesão
� Folhosas > fibras curtas / parede celular espessa
� ADESIVOS / ADITIVOS >� Resina UF� Resina MUF > HDF (piso)
� Emulsão parafina (1%)� Retardantes fogo (fosfato amonia, bromato amonia, ... )� Produtos preservantes > fungos e insetos (hexaclorociclohexano)
4
PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA > > Processo Úmido <
PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA –> Processo Seco <
5
> Desfibramento da madeira <
� DESCASCAMENTO DAS TORAS� Método abrasivo – tambor rotativo > atrito entre as toras e parede do tambor / sistema de
aspersão de água
> Desfibramento da madeira <
� DESCASCAMENTO DAS TORAS� Método mecânico > cisalhamento do câmbio > facas rotativas
6
> Desfibramento da madeira <
� GERAÇÃO DE CAVACOS >
� Picador de disco / tambor > toretes > cavacos� Classificador de peneira > dimensões > over size / padrão / finos
� Cavacos maiores > moinho martelo > redução� Detector de metais� Lavagem
> Desfibramento da madeiras <
� DESFIBRAMENTO – PROCESSO MECÂNICO (1)� Desfibramento direto pressionando as toras contra o rebolo em contato com água
7
> Desfibramento da madeira <
� DESFIBRAMENTO – PROCESSO MECÂNICO (2)� Transformação das toras em cavacos
� Transformação dos cavacos em fibras no moinho de discos
> Desfibramento da madeira <
� DESFIBRAMENTO – PROCESSO TERMO-MECÂNICO
� Processo contínuo e integrado / fechado > digestor / alimentador / desfibradorpressurizado
� Digestor > T (170 – 180°C), P (0,8 – 1,0 Mpa), t (20 – 60 s)
� Alimentador de rosca (digestor > desfibrador)
� Desfibrador de discos pressurizado
� Vantagens >� Baixo consumo > energia térmica e mecânica
� Alto rendimento > 90 – 95%� Polpa uniforme e alto refinamento
8
> Desfibramento da madeira <
� Processo “ASPLUND” - termomecânico
> Desfibramento da madeira <
� DESFIBRAMENTO – PROCESSO MASONITE
� Princípio > alta pressão e temperatura > despressurização brusca > “explosão”
� (1) Digestor > Pressão = 42 kgf/cm² (1 min)
� (2) Elevação pressão > 70 – 80 kgf/cm² / temperatura de 290°C / (5 seg.)
� Despressurização brusca > cavacos > fibras
� Desvantagens >� Baixo rendimento > 80 – 85% (fibras “quebradas”)� Processo descontínuo
9
> Desfibramento da madeira <
� Processo Masonite
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Preparação da massa de fibras <
� Preparação da massa de fibras >
� Lavagem / peneiramento� Refinador > fragmentos não desfibrados� Tanques > suspensão de fibras + água > controle da consistência (1%
= 1 g fibras / 100 ml água)� Função da água na suspensão de fibras >
� Auxiliar > manuseio do material� Assegurar > homogeneidade > deposição das fibras� Manter > uniformidade da espessura e densidade do painel� Posicionamento horizontal das fibras >
• Propriedades uniformes• Minimizar problemas > texturas > aspereza / absorção de água /
acabamento superficial.
� Caixa engomadora > adição de produtos químicos (parafina)
10
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Formação do colchão <
� Formação do colchão >
� Processo de deposição > suspensão de fibras + água > tela fomadora >� Caixa formadora > descontínuo� Fourdrinier > contínuo > máquina formadora papel
� Cilindro
� Compressão do colchão > ajuste espessura / conformação material
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Formação do colchão <
� Processo - caixa formadora
11
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Formação do colchão <
� Processo - Fourdrinier
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Secagem dos painéis <
� Fase > consolidação dos painéis
� Secagem do colchão > umidade de 50 – 80% > 3%� Principais tipos de secadores >
� Secador tipo túnel
� Secador de pratos aquecidos� Secador contínuo de rolos >
• Mais empregado
• 3 - 20 linhas de alimentação
• Comprimento > 90 m / Largura > 3,6 m
• Tempo secagem > função > espessura / densidade painel > 1:30 - 5:00h
• Temperatura > entrada: 230°C / saída: 170°C
� Painéis tipo > S-0-S
12
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Secagem dos painéis <
� Secador contínuo de rolos
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Secagem dos painéis <
� Tempo de secagem em função da espessura e densidade dos painéis isolantes >
� Espessura Tempo secagem Densidade
� 3,2 mm 1,5 h 0,268 g/cm³� 12,7 mm 4,0 h 0,260 g/cm³� 25,4 mm 5,0 h 0,254 g/cm³
13
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS ISOLANTES
> Acabamento dos painéis <
� Acabamento dos painéis
� Esquadrejamento
� Tratamento: aplicação retardantes fogo, proteção contra fungos e insetos
� Aplicação de materiais de revestimento
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Preparação da massa de fibras <
� Preparação da massa de fibras >
� Lavagem > peneiramento
� Refinador > fragmentos não desfibrados� Tanques > suspensão de fibras + água > controle da consistência (1%)� Caixa engomadora > adição de produtos químicos > parafina
14
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Formação do colchão <
� Processo úmido >
� Fourdrinier (processo contínuo)� Pré-prensagem > rolos compressores
� Pré-esquadrejamento� Prensagem a quente
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Formação do colchão <
� Processo seco >
� Aplicação adesivo / aditivos > secagem das fibras� Formação do colchão (mecânico / ar)
� Pré-esquadrejamento / cortes laterais / altura colchão� Prensagem a quente
15
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Formação do colchão <
� Processo de formação a seco
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Prensagem dos painéis <
� Prensagem dos painéis >
� Processo úmido > S-1-S� Diagrama de prensagem – 3 fases >
• (1) Alta pressão / menor tempo > remoção água / atingir espessura final
• (2) Baixa pressão / maior tempo > remoção vapor d’água• (3) média pressão / menor tempo > cura final resina
� Pmx: 52 kgf/cm²; T: 180-210°C; tempo 6-15 min
� Processo seco > S-2-S� Maior pressão e temperatura / menor tempo� Pmx: 70 kgf/cm²; T: 260°C; tempo: 2,5 min (3,2mm)
16
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Tratamento dos painéis <
� Tratamento témico >� Melhorar > propriedades > flexão estática (25% + MOR)� Aquecimento > câmara > circulação de ar / temperatura controlada� Temperatura > 150 – 165°C� Tempo > 5 h (3,2 mm)� Efeitos > mudanças físico-químicas
� Tratamento com óleo >� Processo menos utilizado� Impregnação > painéis > óleo aquecido – óleo linhaça (4 – 8% base
peso seco painel)� Métodos > imersão, pulverização, “escovamento”� Aquecimento em câmara > T (160-170°C) / tempo (6-9 h ) >
endurecimento óleo / reações com fibras� Restrição > problemas ambientais
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DURAS
> Tratamento dos painéis <
� Umidificação e acondicionamento >
� Prensagem a quente + tratamento térmico > baixo teor de umidade
� Umidificação > câmaras > UR = 80 - 85% / T = 40 – 45°C / tempo = 5 –6 h.
� Umidificação > câmaras > atmosfera saturada / T = 60°C
� Acondicionamento > TUeq = 10 – 12%
� Acabamento dos painéis >� Esquadrejamento� Revestimentos� Perfuração / entalhes
17
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Desfibramento <
� Pré-aquecimento dos cavacos > digestor� T: 170 – 180°C / t: 2 – 5 min.
� Incorporação de parafina
� Desfibrador pressurizado >� Rotação discos > 1500 rpm� Abertura entre discos > 0,2 – 0,4 mm
� Figura > desfibrador pressurizado� Figura > qualidade das fibras > desfibrador pressurizado /
atmosférico)
18
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Desfibramento <
� Desfibrador pressurizado
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Desfibramento <
� Configuração das fibras – desfibrador atmosférico / pressurizado
19
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Aplicação de resina / Secagem de fibras <
� Aplicação de Resina > UF (8 – 10% / peso fibras) + MF (5 – 10% / UF) > início > tubulação de secagem
� Processo de secagem > sistema “flash” > um / dois estágios > > sistema pneumático de arraste do material
� Geração de calor > gás, óleo, resíduo madeira
� Secador de um estágio > tubo de 70 m.
� Secador de dois estágios > tubos de 122 m.� 1°estágio > T (200 – 316°C) > remoção água livre (30 %)
� 2°estágio > T (38 – 82°C) > remoção água impregnação (12%)
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Aplicação de resina / Secagem de fibras <
� Secador de fibras – sistema “flash”
20
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Formação do colchão / Pré-prensagem <
� Processo contínuo > estação formadora (mecânico / pneumático)
� Controle de deposição do material > densidade e espessura do painel
� Pré-prensagem a frio >� Redução da espessura do colchão� Redução do volume de ar > melhorar transferência calor
� Pré-compactação colchão > facilitar transferência > prensa
� Pré-prensagem – alta frequência >� Aquecimento > camadas internas > redução tempo prensagem
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Formação do colchão <
� Estação formadora / pré-prensa – MDF
21
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Prensagem dos painéis <
� Prensa de pratos > uma / múltiplas aberturas
� Prensa de calandra (painéis finos)
� Prensa contínua >� Comprimento > + 40,0 m� Cintas de aço (superior / inferior) com mecanismos compressão
� Fonte de aquecimento > óleo de silicone aquecido� 1ª metade > maior pressão e temperatura > redução espessura� 2ª metade > compactação > espessura final do painel > cura resina
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Prensagem dos painéis <
� Prensa contínua plana
22
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)
> Prensagem dos painéis <
� Prensa contínua – sistema de prensagem
PROCESSO DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MÉDIA DENSIDADE (MDF)> Acabamento dos painéis <
�Esquadrejamento > painéis master
�Resfriamento / acondicionamento�Esquadrejamento final
�Lixamento
�Classificação
�Revestimentos > pintura / papel finish foil (FF) / papel melamínico (BP) / lâminas de madeira / laminado de alta pressão (fórmica), ...