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1 PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA Prof. Setsuo Iwakiri UFPR 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”

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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”

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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

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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)

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PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA > > Processo Úmido <

PRODUÇÃO DE PAINÉIS DE FIBRAS DE MADEIRA –> Processo Seco <

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> 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

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> 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

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> 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

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> 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

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> 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)

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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)

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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

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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”

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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

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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

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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), ...