A indústria de laminação Características da madeira Preparo da madeira Resíduos

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1 A indústria de laminação Características da madeira Preparo da madeira Resíduos SBS 1

2 HISTÓRICO 1. Início 3000 a.c. confecção de móveis Egito antigo Lâminas obtidas por serras manuais vantagens : não aquecimento da madeira; lâminas de mesma qualidade nas duas faces e condições mais favoráveis para obtenção de lâminas espessas; 2. Desenvolvimento industrial a partir de 1818 (torno) produção contínuas 1ª foi instalada na Alemanha: sec. XX; HISTÓRICO 1. 1ª faqueadeira França em 1834 (16 anos); 2. No Brasil a partir de 1928 (SP) com equipamentos importados da Alemanha Curitiba : 1ª laminadora industrial; 3. Maior concentração de destas indústrias PR, SC e PR recentemente na Amazônia. 2

3 Matéria-prima Características desejáveis para a escolha das espécies destinadas ao processo de laminação: densidade, cor, facilidade de desenrolamento ou faqueamento, secagem sem deformação e capacidade de adesão; Problemas: Poucas espécies possuem um volume suficiente e contínuo de toras disponíveis no mercado (dimensão e forma adequada) mercado externo Matéria-prima Espécies para laminação tendem a apresentar densidades entre 0,38 e 0,70 g cm -3 (melhor próximas à 0,50 g cm -3 ); Madeiras de baixa densidade apresentam maior facilidade ao corte e à secagem (menor tendência à defeitos) e produzem painéis mais leves mas podem oferecer uma superfície felpuda; 3

4 Matéria-prima Madeiras de alta densidade maior resistência ao corte e maior desgaste de equipamentos maior dificuldade de secagem tendem a desenvolver fendas profundas durante o corte necessitam de adesivos de excelente qualidade já que madeiras mais densas trabalham mais. 4

5 SUPERFÍCIE LISA SUPERFÍCIE RUGOSA CÉLUAS REMOVIDAS - DEPRESSÃO RAIO MULTISSERIADOCOM RUPTURA MAIS PROFUNDA Matéria-prima Teor de umidade madeira saturadas ou abaixo do PSF, geram lâminas de menor qualidade ideal entre 50 e 60% (facilita o corte) Permeabilidade o processo de laminação e a qualidade da lâmina melhoram para madeiras mais permeáveis (porosas - inerente a espécie); Variabilidade entre o alburno e cerne; e lenhos inicial e tardio. Toras para o processo de desenrolamento devem apresentar um formato cilíndrico (faqueamento é aceitável toras com um certo grau de irregularidade); 5

6 Toras excêntricas e tortuosas resultam na produção de lâminas estreitas durante o desenrolamento e indicam a presença de lenho de reação baixa produção Lenho de compressão possui alta retração longitudinal (>1%) causa um desequilíbrio e alterações dimensionais no compensado; Lenho de tração pode resultar em uma superfície felpuda após o lixamento, característica indesejável para lâminas decorativas. Lâmina de Madeira. conceito Um material produzido pela ação de corte através de uma faca em peças variando entre 0,13 e 6,35 mm de espessura; As lâminas ideais devem apresentar uma espessura uniforme, ausência de fendas em ambas as faces, aparência desejável (cor e figura), entre outras características Aglomerado torno Compensado faqueadeira 6

7 Processo de Laminação Lâminas de qualidade depende de alguns fatores no processo: 1) procedimentos quanto ao manuseio e preparação das toras: condições de armazenamento, conversão e aquecimento das toras; 2) procedimentos adequados quanto à seleção, preparação e ajuste, operação e manutenção dos equipamentos Processo de Laminação As fases do processo de laminação de madeira englobam: - o recebimento e armazenamento das toras; - descascamento das toras (?!?!?!); - seccionamento e desdobro das toras; - aquecimento das toras; - laminação (desenrolamento e/ou faqueamento); - transporte de lâminas e guilhotinagem; - secagem, classificação e armazenamento das lâminas secas 7

8 Toras com grandes dimensões permite minimizar os efeitos do fendilhamento de topo; Para folhosas mais propensas ao fendilhamento de topo sequência: descascamento, aquecimento das toras em comprimento maiores e conversão em toras menores. Para coníferas menor propensão ao fendilhamento sequência: descascamento, conversão em toras menores e aquecimento. 8

9 Processo de Laminação Armazenamento - As toras devem ser armazenadas em condições adequadas, por um período mínimo de tempo para evitar ou minimizar alguns problemas: (a) fendilhamento de topo, que ocorre devido à insolação direta, alta temperatura ambiente e alternância de sol e chuva; (b) ocorrência de mancha azul, principalmente em espécies de madeira branca e de baixa densidade; (c) ataque de agentes biodegradadores; (d) ocorrência de bactérias que podem causar odores indesejáveis e aumento da porosidade da madeira; 9

10 Processo de Laminação (e) utilizar as toras mais antigas por ordem de chegada; (f ) impermeabilizar os topos com produtos químicos para evitar a secagem excessiva; (g) aplicar grampos e/ou cintas metálicas nos topos; (h) manter a casca; (i) manter as toras com alto teor de umidade, através do sistema de aspersão (pátio) ou submersas na água PREPARO DA MADEIRA PARA LAMINAÇÃO - descascador - - aquecimento - - secagem - 10

11 Descascamento Independe da densidade da madeira; Característica da espécie; Coníferas são mais fáceis; Verão (casca mais seca) maior facilidade de descascamento; Toras armazenadas em água ação bactérias maior facilidade descascamento Preparação das toras para laminação - conversão Fatores a serem considerados Corte em 90 (eixo tora) melhor fixação da tora no torno Eliminar desvios do eixo normal da tora evita rotações excessivas do torno para arrendondamento Destopa de topo fendilhado Eliminar quaisquer outros defeitos Faqueadeiras desdobro das toras em blocos ou pranchões favorece desenho para lâminas decorativas 11

12 Descascamento das toras Finalidade: Reduzir o tempo de aquecimento A casca contém sílica e carbonato de cálcio Pode ser feito com: - Ferramentas manuais (machado); - Aplicação de água sob pressão - Sistema de tambor rotativo - Descascador em anel e - Descascador do tipo cilindro cortante Descascador de tambor Alimentação contínua, através de correia transportadora, em um cilindro rotativo de aço possuindo fendas longitudinais que permitem a saída da casca. 12

13 Descascador em cilindro cortante - Cilindro rotatório com lâminas cortantes operando no sentido paralelo ao eixo longitudinal -Baixo custo de manutenção -Fácil ajuste - Adaptação a diferentes diâmetros - Produção de 1,3 a 22m³ h -1 Descascador do tipo cilindro cortante 13

14 Descascador de corrente Demuth Peterson Descascador em anel Ideal para toras de diâmetros menores e uniformes Maior produção - 4 a 22m³ h -1 Menor perda em fibra Podem ser fixos ou móveis 14

15 Descascador fixo - Anel Demuth Descascador móvel Demuth 15

16 Aquecimento Finalidade de aumentar a plasticidade da madeira, tornando-a mais flexível; Minimizar a ocorrência de fendas superficiais na lâmina durante o corte; Melhorar as condições de laminação em madeiras de densidades mais elevadas; Aquecimento Madeiras mais densas (folhosas) são aquecidas a ºC por até 10 dias; Temperaturas excessivas causam delaminações entre o lenho tardio e inicial de coníferas resultando em rugosidade excessiva e arrepiamento da grã; A condução de calor na madeira é diretamente proporcional a sua densidade, porém a a difusibilidade térmica decresce com o aumento da densidade logo a taxa de aquecimento é maior em madeiras menos densas 16

17 Aquecimento - fatores Dependente do diâmetro das toras; Espécie densidade; Temperatura inicial da madeira; Modificado de USDA (1974 ) Aquecimento Relação entre tempo de aquecimento, temperatura final e diâmetro das toras Modificado de USDA (1974 ) 17

18 Aquecimento - fatores Temperatura final da madeira (relação entre densidade, temperatura final e tempo de aquecimento); Gradiente de Temperatura a dif. entre a temp. inicial da madeira e temp. no meio do aquec. + rápida é a taxa de aquec.; Teor de umidade ideal baixo de 30% (aquecimento maislento) Aquecimento - recomendações Retirada da casca antes do aquecimento (isolamento); Definição da taxa de aquecimento em função da densidade; Maior tora possível (redução de fendilhamento de topo); Separação por classe de diâmetro; 18

19 Aquecimento Preparação de toras para laminação Processos de aquecimento de toras Meio de aquecimento > água quente vapor água quente-vapor Operacionalidade > Com movimentação das toras Sem movimentação das toras Aquecimento Vantagens e desvantagens dos processos Tanque de aquecimento com água quente Vantagens Melhor controle da temperatura e uniformidade no aquecimento Reciclagem da água Desvantagens Problemas de segurança dos funcionários Esvaziamento do tanque para retirada de toras quando descontínuo Resfriar a água antes da transferência para outros tanques rachadura 19

20 Aquecimento Vantagens e desvantagens dos processos Tanque de aquecimento com água quente Vantagens Melhor controle da temperatura e uniformidade no aquecimento Reciclagem da água Desvantagens Problemas de segurança dos funcionários Esvaziamento do tanque para retirada de toras quando descontínuo Resfriar a água antes da transferência para outros tanques - rachadura Aquecimento de toras Tanque com aquecimento (água quente) / toras submersas e com movimentação das toras 20

21 Aquecimento de toras Tanque com aquecimento (água quente) / toras flutuantes e movimentação das toras Aquecimento Vantagens e desvantagens dos processos Tanque de aquecimento com vapor Vantagens Maior segurança Facilidade na carga e descarga das toras Desvantagens Descontíua Menor eficiência circulação meio aquecimento 21

22 Aquecimento de toras Tanque com aquecimento a vapor / com movimentação das toras Aquecimento de blocos Tanque de aquecimento de toras Marrari / blocos - faqueadeira 22

23 Aquecimento de toras Propriedades afetadas pelo aquecimento Dureza densidade madeira felpuda Estabilidade dimensional Cor elevada temp. Resistência mecânica parcial ) Contração laminar ( ) Torque para rotação da tora ( ) Tensões de crescimento (comprimento > com menor liberação de tensões) 23

24 SECAGEM DE LÂMINAS A principal finalidade da secagem de lâminas é fornecer melhores condições para sua colagem Objetivo oferecer condições adequadas para a formação de chapas em que a durante a prensagem, a quantidade de umidade influencia na velocidade de cura do adesivo... quanto menor o conteúdo de umidade da madeira, maior será a velocidade de solidificação do adesivo. PROCESSO DE SECAGEM Os principais processos utilizados para a secagem de lâminas são: * Secagem natural; * Secador de câmara convencional; * Secador de prensa; * Secador de placas progressivas; * Secador contínuo de rolos; * Secador contínuo de esteiras; * Secador a jato. 24

25 UF 10 12% FF 6 8% PROCESSO DE SECAGEM - teor de umidade - Características: Umidade final uniforme Sem defeitos (ondulações) Isenta de fendas Superfície satisfatória para colagem Cor natural em perfeitas condições Evitar colapso Medidor de umidade de lâminas 25

26 Características: Secagem natural Algumas regiões do Brasil, como pré-secagem e reduz a susceptibilidade da madeira ao ataque de fungos. Tem baixo custo inicial de investimento Limitações: - dependência de condições climáticas; - teor de umidade final atinge 12% impossibilitando a colagem FF; - grandes áreas; - maior tempo de secagem o que significa maior estoque de lâminas no pátio e maior custo de capital imobilizado (custo passivo). Secador de câmara convencional Características: São similares as estufas de secagem de madeira serrada maior capacidade dos ventiladores e sistema de aquecimento; As lâminas são empilhadas com separadores ou em sistemas de garfos. Poderá ser dotado de sistema progressivo (contínuo), ou seja, vários carrinhos sendo introduzidos numa extremidade (lâminas verdes) e retirados na extremidade oposta (lâminas secas); Sistema em desuso; Desvantagens: maior tempo de carregamento e descarregamento; baixa qualidade de lâminas secas (empenamento e mancha); secagem desuniforme. 26

27 Secador de câmara convencional Características: Secador de prensa São similares às prensas hidráulicas a quente, para secagem de painéis; Lâminas em números de até 5 são prensadas por um determinado tempo; Vantagens: maior taxa de aproveitamento de lâminas; menor contração da lâmina no sentido da largura; menor ondulação da lâmina. Desvantagens: desuniformidade de secagem (sentido centro borda da lâmina) funcionamento intermitente; carregamento manual. 27

28 Secador de placas progressivas Características: Derivação do secador de prensa; Funciona através de uma série de placas perfuradas aquecidas a vapor e um sistema de rolos para o transporte intermitente de lâminas entre as placas no momento da abertura. A umidade das lâminas é liberada através das perfurações e no momento da abertura das placas. Secador contínuo de rolo Características: Contínuos com várias câmaras; O comprimento dos rolos, está relacionado com a largura da câmara (3,7 a 4,5 m) Os secadores podem ter de 2 a 6 linhas de alimentação e a movimentação do ar pode ser axial ou transversal (permite melhor controle de secagem); A temperatura de secagem pode variar de 100 a 165ºC, em função principalmente da espécie. 28

29 Secador contínuo de rolo OMECO Secador contínuo de rolo OMECO 29

30 Secador contínuo de esteiras Características: Princípio de funcionamento similar ao secador de rolos, sendo a diferença básica, o sistema de transporte de lâminas que é feita por pares de telas metálicas, superior e inferior, acionadas nas extremidades do secador através de sistemas de correntes ou rodas dentadas; O sentido de alimentação de lâminas pode ser transversal ou longitudinal, assim como, o sentido de circulação do ar; A temperatura de secagem pode variar de 80 a 110ºC e o tempo de secagem é de 25 a 100% maior que o secador de rolos. Press Dryer para Lâmina de Madeira Faqueada As temperaturas utilizadas para a secagem são em torno de ºC e a entrada de ar fresco através dos dumpers irá controlar a umidade do ambiente. Ao final, as folhas passam por uma câmara independente de resfriamento, que irá evitar um choque de temperatura e umidade, quando esta retornar ao ambiente externo. 30

31 Secador press dryer para lâminas faqueadas Secador contínuo de esteira > press dryer / sistema reversível BERNECK 31

32 Secador contínuo de esteira > press dryer / sistema reversível BERNECK Secador contínuo de rolos e esteira 32

33 Secador de lâmina contínua Características: Secador a jato Concentração do fluxo de ar através de dutos Velocidade do ar pode atingir de 15 a 60 m/seg. e temperatura na faixa de 210 a 290ºC; São construídos em várias secções, normalmente 4, sendo as três primeiras para secagem e a última para resfriamento cada secção é dotada de controle individualizado. Vantagens: - maior taxa de secagem e tempo de secagem de 25 a 50% menor que em secadores convencionais; - menor custo de mão-de-obra e de manutenção; - melhor aproveitamento térmico por ser uma construção mais compacta; - secagem extremamente uniforme; - economia de material de 3,5 a 6,5% em função da menor ocorrência de defeitos. 33

34 Secador a jato Secador a jato 34

35 Considerações em relação a condução do processo de secagem de lâminas (1): A secagem deve ser o mais breve possível após a laminação, para minimizar a ocorrência de fungos manchadores e oxidação, principalmente em madeiras de coloração clara; A secagem deve ser conduzida em menor tempo possível com a aplicação de maior temperatura possível, sem prejuízo na qualidade da lâmina seca; Considerações em relação a condução do processo de secagem de lâminas (2): Estudos demonstram que a redução na temperatura de secagem de 177 para 121ºC, dobra o tempo de secagem; A temperatura na entrada do secador deve ser maior que na saída; O controle das ventas é importante para evitar a saída de ar quente e permitir a saída de ar úmido da câmara; 35

36 Considerações em relação a condução do processo de secagem de lâminas (3): Fluxo contínuo de alimentação de lâminas para evitar a redução no volume efetivo de lâminas no secador, com consequente aumento na taxa de secagem e ocorrência de defeitos; Para uma secagem homogênea, as lâminas devem ser separadas por espécie, espessura, faixas de teor de umidade inicial e madeiras de cerne/alburno; Controle da umidade final da lâmina para evitar a supersecagem e ressecagem excessiva. Defeito na lâmina após a secagem 1) Desuniformidade do teor de umidade final Monitorar a umidade inicial e final das lâminas Separar lâminas verdes por espécie / espessura / classes umidade inicial / madeiras alburno/cerne Controlar temperatura, velocidade do ar e umidade relativa na estufa 36

37 Defeito na lâmina após a secagem 2) Torções e ondulações Podem resultar em contrações excessivas e irregularidades na superfície; Podem aparecer defeitos típicos da madeira como grã irregular e promover o colapso; Promover a secagem mais branda e utilizar secadores tipo press dryer Defeito na lâmina após a secagem 3) Trincas Ocorre a separação das fibras longitudinalmente em toda a espessura da lâmina Defeito ocorre em função das condições inadequadas de armazenamento e secagem e no manuseio lâminas secas 4) Adesividade da superfície Secagem à alta temperatura com espécies de alto teor extrativos promove sua migração das camadas internas para a superfície da lâmina, prejudicando a adesividade Recomenda-se a secagem a temperaturas mais baixas 37

38 Defeito na lâmina após a secagem 5) Superfície chamuscada Ocorre devido a ignição espontânea madeira (320 a 350 C) Devido também a exposição prolongada (150 a 200 C) Recomenda-se a redução da temperatura de secagem e aumentar a velocidade da passagem das lâminas 38