LAMINAÇÃO DE MADEIRAS

1. LAMINAÇÃO DE MADEIRAS Prof. Setsuo Iwakiri UFPR - DETF

2. HISTÓRICO Origem da utilização de lâminas > 3.000 A.C. – Egito Processo de obtenção > serras manuais Vantagens > Desnecessidade aquecimento tora Lâminas com mesma qualidade nas duas faces Obtenção lâminas espessas Desvantagens > Baixa produção Geração resíduos Desenvolvimento das indústrias de laminação: Invenção do torno laminador (1818) Patente da 1ª faqueadeira – França (1834) Instalação da 1ª indústria laminadora – Alemanha (meados século XIX) Início século XX > fábricas compensados > grande impulso

3. CONCEITO Lâminas de madeira > material produzido pela ação de corte através de uma “faca específica” em peças variando de 0,13 a 6,35 mm de espessura Lâmina “ideal” > características: Uniformidade de espessura Superfície lisa / suave Normal ao plano da lâmina > sem ondulações, torções Livre de fendas em ambas as faces Cor e figura desejável

4. QUALIDADE / RENDIMENTO DA LAMINAÇÃO Seleção de árvores na floresta > espécie, diâmetro, forma do fuste, … Manejo e preparação das toras > Condições de armazenamento (pátio de toras) Conversão das toras Aquecimento das toras Equipamentos > seleção, preparação e ajuste, operação e manutenção

5. ETAPAS DO PROCESSO DE LAMINAÇÃO • Armazenamento das toras • Preparação das toras • Descascamento • Conversão • Aquecimento • Laminação • Torno • Faqueadeira • Transporte de lâminas verdes / guilhotinagem (torno) • Secagem de lâminas / guilhotinagem (faqueadeira) • Classificação das lâminas • Armazenamento das lâminas secas

6. ETAPAS DO PROCESSO DE LAMINAÇÃOTORNO

7. ETAPAS DO PROCESSO DE LAMINAÇÃOFAQUEADEIRA

8. > Armazenamento das toras < Procedimentos operacionais no pátio de toras > Recebimento de toras Identificação / mensuração Classificação Armazenamento Problemas decorrentes das condições armazenamento > Fendilhamento de topo > insolação direta, alta temperatura ambiente, alternânica chuva-sol Mancha azul > espécies madeira “branca” / baixa densidade Ataque agentes biodegradadores Bactérias – odores indesejáveis, aumento porosidade madeira

9. > Armazenamento das toras < Procedimentos adequados > Período mínimo de tempo de armazenamento Rotatividade uso toras Tratamento topo > selantes / grampos / cintas metálicas Manutenção da casca > proteção da madeira Manutenção das toras com alto teor de umidade > sistema de aspersão submersas em água (Amazônia) Armazenamento > grandes comprimentos > conversão > Classificação toras Eliminação topos fendilhados > toras sem fendas topo

10. > Preparação das toras para laminação < Descascamento > conversão > aquecimento Folhosas > maior propensão ao fendilhamento > aquecimento toras em comprimentos maiores Coníferas > menor propensão ao fendilhamento > aquecimento toras em comprimentos menores Descascamento Finalidade > diminuir tempo aquecimento (casca - isolante térmico)

11. > Preparação das toras para laminação <Descascamento Facilidade descascamento > grau de adesão da casca no fuste – fatores > Em geral, coníferas – maior facilidade – folhosas Característica peculiar espécie – independe densidade madeira Verão (casca mais seca) > maior facilidade de descascamento / inverno Toras armazenadas em água > ação bactérias > maior facilidade descascamento Métodos / equipamentos: Ferramentas manuais Descascador – “tipo tambor rotativo” (figura) Descascador – “tipo anel” (figura) Descascador – “tipo plaina” (figura)

12. > Preparação das toras para laminação < Descascamento Figura – Descascador tipo “tambor rotativo”

13. > Preparação das toras para laminação <Descascamento Figura – Descascador “tipo anel”

14. > Preparação das toras para laminação <Descascamento Figura – Descascador “tipo plaina”

15. > Preparação das toras para laminação < Descascamento Escolha do equipamento – descascador Custo investimento / manutenção Espécies Volume / produção Diâmetro máximo / mínimo Facilidade > operação / manutenção Perdas > fibras de madeira

16. > Preparação das toras para laminação <Conversão das toras Conversão das toras Traçamento das toras > comprimentos menores > função > Dimensões dos compensados > Lâminas compridas Lâminas curtas Equipamentos > Sistema de motosseras (figura) Serra circular

17. > Preparação das toras para laminação <Conversão das toras Figura – Sistema de motoserra para traçamento de toras

18. > Preparação das toras para laminação <Conversão das toras Fatores a serem considerados na conversão das toras > Corte em 90° / eixo tora > melhor fixação da tora Eliminar desvios do eixo normal da tora > evitar rotações excessivas do torno p/ arrendondamento Destopar topos fendilhados Eliminar defeitos Faqueadeiras > desdobro das toras > blocos / pranchões > desenho lâminas decorativas

19. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Aquecimento de toras Finalidade > Aumentar plasticidade da madeira > tornar mais flexível > benefícios > minimizar fendas superficiais > maior resistência tração perpendicular; Melhorar condições de laminação > lâminas espessas / madeiras duras / nós > menor desgaste facas; Fatores que influenciam na produção de lâminas > Teor umidade > madeira totalmente saturada / abaixo PSF > diminui qualidade lâminas Permeabilidade > fator espécie > maior permeabilidade > melhores condições de laminação / qualidade das lâminas Temperatura > Fator controlável no processo > aquecimento melhora qualidade das lâminas

20. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Efeitos do aquecimento sobre a madeira Tensões de crescimento > Tensões tração (casca) / tensões compressão (medula) > corte transversal árvore > fendas topo Aquecimento > liberação tensões > minimiza fendas topo Mudanças na estabilidade dimensional > Aquecimento > expansão Tg / contração Rd > fendas topo Magnitude > espécie / temperatura aquecimento Espécie c/ propensão a fendas > não aquecer acima 65 C Mudanças na coloração > Escurecimento madeira clara (alburno) Madeira escura > clara

21. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Resistência mecânica da lâmina seca > Extremos - temperatura / tempo aquecimento > redução resistência Torque necessário p/rotação das toras no torno > Aquecimento > pouca influência no torque p/ rotação Diminuição resistência pontos fixação toras Torque necessário > Espécie/densidade Espessura lâmina Diâmetro - peso tora Regulagem faca-barra pressão

22. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Processos de aquecimento de toras > Meio de aquecimento > água quente vapor água quente-vapor Operacionalidade > Com movimentação das toras Sem movimentação das toras

23. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Figura – tanque com aquecimento a vapor / com movimentação das toras

24. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Figura – tanque com aquecimento à água quente / toras submersas / com movimentação das toras

25. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Figura – tanque com aquecimento à água quente / toras flutuantes / com movimentação das toras

26. > Preparação de toras para laminação < Aquecimento de toras • Figura – tanque de aquecimento de toras “Marrari” / blocos - faaqueadeira

27. > Preparação de toras para laminação < Aquecimento de toras

28. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Tanque de aquecimento c/ água quente > Vantagens > Melhor controle temperatura e uniformidade aquecimento Reciclagem condensado Desvantagens > Problemas de segurança dos operadores Esvaziamento do tanque p/ retirada de toras > descontínuo Resfriar a água antes da transferência p/ outros tanques Problemas ambientais na drenagem da água Tanque de aquecimento c/vapor > Vantagens > segurança / facilidade - carga / descarga toras Desvantagens > menor eficiência circulação meio aquecimento

29. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Critérios - construção de tanques aquecimento > Construção em concreto > evitar ferrugens / manchas Boa circulação do meio de aquecimento Evitar incidência direta de vapor nos topos das toras Toras flutuantes > mecanismo p/ manter submersas Distribuição adequada dos sensores para medição de temperatura > acoplados ao sistema de controle de temperatura Construção de tanques em série > possibilitar transferência de água quente entre os tanques

30. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Controle parâmetros - aquecimento de toras > Espécie / densidade madeira Espécie - menor densidade > maior difusividade térmica > menor tempo aquecimento Literatura > espécie – dm = 0,30 g/cm³ > difusão térmica 50% maior > espécie – dm = 0,60 g/cm³ Temperatura ideal > espécie > função da densidade Espécies > maior densidade > maior temperatura de aquecimento (figura) Espécies > alta propensão fendilhamento > menor temperatura aquecimento

31. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Figura – Temperatura ideal de aquecimento em função da densidade da madeira

32. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Diâmetro da tora Tempo aquecimento tora > aumento > razão quadrada do diâmetro Fórmula > ta2 = ta1 x (D2 / D1)² Exemplo > D1 = 30 cm, ta1 = 14h, D2 = 60 cm > ta2 = 60h Condições > Dm = 0,50 g/cm³, Ti = 16°C, Tfa = 66°C, Tf = 60°C Temperatura inicial da madeira Menor temperatura inicial (Ti) > maior tempo aquecimento (ta) Exemplo > (1) Ti = 4°C, Tfi = 60°C > ta = 21h (2) Ti = 21°C, Tfi = 60°C > ta = 16h Condições > Dm = 0,56 g/cm³, Tfa = 66°C

33. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Temperatura final da madeira Temperatura final da madeira > função > espécie / densidade Maior temperatura final (Tf) > maior tempo aquecimento (ta) Exemplo > (1) Tf = 60°C : ta = 60h (2) Tf = 49°C : ta = 34h (3) Tf = 38°C : ta = 22h Condições > Tfa = 66°C, Dm = 0,50 g/cm³, Ti = 21°C, D = 63 cm

34. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Figura – Relação entre tempo de aquecimento (ta), temperatura final (Tf) e diâmetro das toras (D)

35. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Gradiente de temperatura GT > Diferença > temperatura inicial madeira (Ti) x temperatura fonte aquecimento (Tfa) Estágio inicial > maior GT > maior taxa aquecimento Estágio final > temperatura madeira > aproxima > temperatura fonte aquecimento > diminui taxa aquecimento Temperatura fonte aquecimento > torno de 6°C maior > temperatura final madeira Teor de umidade da madeira Madeira > TU menor 30% > maior tempo aquecimento > madeira saturada Pesquisas > TU acima 30% > taxa aquecimento similar

36. > Preparação de toras para laminação <Aquecimento de toras Recomendações básicas para aquecimento toras > Remoção da casca antes do aquecimento Definir > temperatura final de aquecimento > base > classe densidade madeira (espécie) Aquecer as toras em comprimentos maiores Separar as toras > classes de diâmetro Estabelecer tempo de aquecimento > espécie (classe densidade) / classes diâmetro

37. > Processo de laminação < TORNO > laminação contínua > desenrolamento toras > superfície curva > maior produção > corte mais uniforme Fusos telescópicos > fixação / rotação das toras; fuso externo – início laminação; fuso interno – final laminação Contra-rolos > evitar a movimentação da tora > alteração na espessura das lâminas Velocidade de rotação > 50 – 300 rpm / função > redução no diâmetro da tora durante a laminação > velocidade constante Velocidade de corte > 30 – 50 m/min > qualidade lâminas Velocidade muito baixa > lâminas com superfície áspera e espessura desuniforme Velocidade muito alta > maior fendilhamento lâmina > menor resistência à tração perpendicular Sistemas centradores e carregadores automáticos de toras

38. > Processo de laminação < Figura – Torno laminador / desfolhador

39. > Processo de laminação < Figura – Centrador e carregador de toras no torno

40. > Processo de laminação < Figura – Centrador ótico / carregador de toras no torno

41. > Processo de laminação < Figura – Centrador e carregador geométrico de toras no torno

42. > Processo de laminação < Figura – Relação entre o diâmetro da tora x rotação x velocidade

43. > Processo de laminação < • Figura - Torno sem fusos

44. > Processo de laminação < FAQUEADEIRA > lâminas decorativas (espessura 0,6 – 1,5mm) > laminação descontínua > cortes planos > menor fendilhamento Tipos de faqueadeiras > Faqueadeira horizontal (figura) Faqueadeira vertical (figura) Faqueadeira rotativa / stay-log Faqueadeira longitudinal Planos de corte > definidos > função do desenho (figura)

45. > Processo de laminação < Figura – Faqueadeira horizontal

46. > Processo de laminação < Figura – Faqueadeira vertical

47. > Processo de laminação < Figura – Esquema de corte na faqueadeira vertical

48. > Processo de laminação < Figura – Faqueadeira rotativa

49. > Processo de laminação < Figura – Esquema de corte na faqueadeira rotativa

50. > Processo de laminação < Figura – Faqueadeira longitudinal / linear