exercício 3
CONTRAPLACADO - CASO PRÁCTICO CARACTERIZAÇÃO TECNOLÓGICA MATERIAL E PERCURSO METODOLÓGICO DO EXERCÍCIO PROPOSTO
Faculdade de Arquitetura | Universidade de Lisboa Licenciatura em Design | Ano lectivo 2015 - 2016 3º ano - Turma A | 1ºsemestre Cláudia de Lima 20130091
INTRODUÇÃO A madeira é a principal matéria-prima utilizada na indústria de contraplacados. Define-se madeira como um material de origem natural, heterogénea formada por células de diversos tipos morfológicos. Fatores como o grande consumo de madeira, aliado aos grandes incêndios, guerras, cortes não controlados e excessivos originaram uma redução das reservas florestais o que originou dificuldade várias, principalmente na obtenção de madeiras limpas e com dimensões adequadas às diversas necessidades. Para se poderem produzir de uma forma racional, diminuírem as variações dimensionais e para se poderem construir grandes superfícies sem fendas, são hoje em dia fabricados painéis de madeira semielaborados, que vieram a substituir a madeira maciça nas mais diversas aplicações. Dos diversos produtos compósitos, derivados à base de madeira salienta-se neste trabalho o contraplacado, que é um produto particularmente homogéneo, de fácil utilização, com ótimas características físicas e mecânicas, muito estável devido à sua composição, quimicamente neutro, ou seja, pode ser utilizado sem risco de oxidação ou corrosão, bonito, graças ao seu revestimento e ao seu perfil, apto a imensas aplicações desde as mais simples às mais complexas. Com efeito, ao sobrepor e colar folhas finas de madeira dispostas com o sentido da fibra perpendicular ao da folha precedente obtém-se uma estrutura bastante mais homogénea do que a madeira maciça. O número de folhas ou camadas é sempre ímpar, por forma a constituírem uma estrutura simétrica relativamente à folha central ou alma do painel. Acompanho de uma base teórica desenvolveu um exercício prático em oficinas na qual se produziu uma peça de mobiliário a partir de processos semelhantes aos processos de fabrico de peças em contraplacados. Apesar de rodas as limitações pretendo neste trabalho adquirir um maior e melhor conhecimento deste material compósito à base de madeira.
CONTRAPLACADO ENQUADRAMENTO
A indústria de contraplacados enquadra-se no sector de painéis. Os principais tipos de painéis reconstituídos de madeira podem ser classificados em três categorias básicas: painéis laminados, particulados e de fibras. O contraplacado é comercializado em painéis e faz parte da categoria dos painéis laminados. A partir dos limites de desempenho de cada tipo, pode-se definir a aplicação final do painel. Variando a configuração física da madeira e ajustando a densidade dos painéis esses são classificados como estruturais ou não estruturais. Outras variações incluem o tipo de resina utilizado, quantidade e acréscimo de aditivos para aumentar a resistência à água e ao fogo ou para melhorar o desempenho nas mudanças ambientais (níveis de humidade). Existem contraplacados próprios para exteriores ou ambientes húmidos revestidos.
ESPECIFICAÇÕES DO MATERIAL Contraplacado é um derivado de madeira composto por placas laminadas de madeira inventado por Immanuel Nobel. As camadas são coladas uma às outras cada uma com os veios perpendiculares às adjacentes para aumentar a resistência do material. Normalmente colocam-se um número ímpar de placas porque a simetria faz com que o contraplacado seja menos propenso a entortar. As placas são unidas sob calor e preensão com colas fortes – de base de resina fenólica – fazendo deste material um material composto. Os painéis à base de madeira apresentam uma série de vantagens inerentes a esta matéria-prima, como a renovabilidade, boa resistência em relação à massa especifica, elevada disponibilidade, reciclabilidade, capacidade de conter na sua massa grande quantidade de gás carbónico proveniente da atmosfera exigindo menor quantidade de energia para a sua produção, transporte e instalação. Uma das razões para a escolha do contraplacado em vez de madeira é a sua resistência a fissuras, ao encolhimento, à torção e ao seu nível de força. Um painel de contraplacado é constituído por três elementos: a folha, a alma e a cola. A folha – aplicada no processo de fabrico de contraplacados obtém-se a partir do desenrolamento da madeira de um toro que é cortado. A folha é a parte de madeira que os contraplacados apresentam. A alma é a camada central do contraplacado que possui uma espessura superior à das folhas que a revestem e é formada por painéis de bloco, painéis de fibras, desperdícios de cortiça, lã de vidro entre outros materiais. A cola – geralmente à base de resina fenólica – é o elemento que vai ligar as folhas entre si e à alma.
MADEIRA PARA A PRODUÇÃO DE CONTRAPLACADO No fabrico de contraplacado existem exigências fundamentais e características importante que as madeiras devem possuir para a produção de contraplacado de qualidade. A madeira deve ter boa aptidão ao desenrolamento – texura homogénea ou medianamente heterogénea, fio direito, boa coesão transversal, grão fino ou médio -, facilidade de laboração- ausência de defeitos, como nós ou bolsas de resina, que prejudiquem a sua transformação e ausência de defeitos que prejudiquem ou embotem rapidamente as ferramentas, como inclusões de minerais ou corpos estranhos -, boa aptidão à colagem – ausência de resinas, gomas ou outras substancias inibidoras de uma boa colagem -, bom aspeto e boa receção de produtos de recobrimento – ausência de substancias que dificultem o acabamento de superfície e a receção de vernizes, ceras ou tintas.
PROCESSO DE FABRICO DE CONTRAPLACADO O processo de produção de contraplacado inicia-se com a seleção de árvores, separadas segundo diversos parâmetros de qualidade. Essas árvores são transformadas em toros e após o aquecimento e laminação são submetidos à secagem. São necessárias aproximadamente quinze etapas para a produção de contraplacado. Primeiramente os toros são cozidos. O cozer dos toros é o processo que precede à laminação. Tem como intuito amolecer as fibras de madeira, tornando-a mais flexível de forma a minimizar o surgimento de fendas, aumentando a resistência e a tração perpendicular da madeira. A qualidade da lâmina têm uma relação direta com o tempo e temperatura a que será sujeito. Depois da cozedura os toros permanecem armazenados em estufas aquecidas a vapor entre seis a oito horas com temperaturas aproximadamente de 160 graus Celcius. Após a primeira etapa, os toros entram num torno, ou desenrolador. Este é o equipamento utilizado para a obtenção de lâminas contínuas através de cortes paralelos. O seu processo denomina-se de processo de desenrolamento do toro. No corte rotativo 90% do folheado é aproveitado para folhas utilitárias e painéis estruturais.
FLUXOGRAMA DE FABRICO “FASE DE DESENROLAMENTO”
Matéria-Prima Traçagem - Pontas Descasque/Limpeza
Não
Estufagem? (Cozedura) Sim Estufagem (Cozedura) Desenrolamento Guilhotinagem Empilhamento Automático Secagem
Sim
Classificação e correcção de defeitos? Não
Corte guilhotina bailarina ou precisão
Comprimento pretendido? Sim
Junção
Folhas longitudinais e transversais
Folhas longitudinais e transversais recicladas
Armazém de componentes
Não
Definição medida pretendida Cote na guilhotina Topo
Folhas longitudinaos e transversais não normalizadas
Traçagem (pontas) – Os toros são cortados nas medidas correspondentes às folhas longitudinais e transversais. Descasqie/Limpeza – As pontas são colocadas num tapete que as envia para um descascador automático, onde é retirada a cama superficial, paralelamente liberta-as de sujidades capazes de deteriorar a lâmina de corte no desenrolamento. Estufagem (Cozedura) – Amaciamento e eliminação das tensões internas da madeira. Desenrolamento – Processo que permite obter as folhas por corte rotativo a partir das pontas, centradas no seu eixo. O desenrolamento consiste em “desenrolar” a ponta num “lençol” de folha contínua de madeira, que irá ser afeta a faces, contra-faces ou interiores, consoante a qualidade e dimensões da ponta, através de indicações introduzidas no computador. O processo de guilhotinagem e empilhamento dos vários componentes encontra-se incorporado na linha de desenrolamento sendo por isso totalmente automatizado. Gilhotinagem – Consoante as instruções introduzidas pelo operador da desenroladora, a folha contínua é seccionada nas dimensões pré-fixadas, por uma guilhotina automática e seguidamente empilhada. Permite também eliminar as zonas com defeitos por um processo de visualização eletrónico. As tiras cortadas com defeitos são posteriormente recicladas. Secagem – A secagem consiste num processo de retirada da água até um determinado teor de humidade, com consequências mínimas nos defeitos, no menor tempo possível e de forma metódica. O objetivo da secagem das folhas é ceder as condições adaptadas para a formação de painéis, onde durante a prensagem, a quantidade de humidade influência a velocidade de solidificação do adesivo. É de lembrar que quanto menor o teor de humidade da madeira, maior será a velocidade de cura ou solificação do adesivo. As folhas longitudinais e transversais – No fim da secagem é efetuada um seleção preliminar às folhas longitudinais e transversais de forma a separar aquelas que não tenham as dimensões pretendidas. As que obedecerem aos requisitos necessários são colocadas em paletes separadas por qualidades. Folhas longitudinais e transversais recicladas – As folhas longitudinais e transversais que não tenham as dimensões estabelecidas são sujeitas a um corte na guilhotina de precisão (folhas longitudinais – faces, contra-faces e interiores secos) ou bailarina (folhas transversais – interior de cola) para se verificar após o corte uma reciclagem que as configurará para as medidas normalizadas. Folhas longitudinais e transversais não normalizadas – No cado de o comprimento não permitir uma operação de junção, efetua-se um novo corte no topo, obtendo-se componentes desenrolados não normalizados.
Segue-se a fase da colagem das folhas. No processo da colagem das folhas as lâminas recebem cola e/ou resina. A cola é preparada de acordo com as exigências de resistência do contraplacado e tipo de madeira que vai ser colocada. As principais matérias-primas empregues no processo de colagem são: resinas fenólicas, extensores (substancias à base de amido ou proteína com alguma ação adesiva e que são adicionados na composição de contraplacados) e água (para ajustar a viscosidade da cola). Depois deste processo montam-se os painéis. A montagem é o processo em que são formadas várias camadas de contraplacado. Essas camadas organizam-se de forma que as fibras de uma camada sejam perpendiculares às fibras das camadas adjacentes. Usa-se um número impar de camadas, sendo que as folhas externas são chamadas de capas e as internas de miolos. Assemblagem – É o tempo de descanso dos painéis após a montagem. Esse descanso possibilita a permuta a infiltração da cola nas folhas. O tempo mínimo para assemblagem é de 40 minutos e o máximo é de doze horas. Estes dados variam conforme as colas e resinas utilizadas. Pré-prensagem – Esta etapa consiste na prensagem a frio dos painéis log apos a montagem, para a transferência da cola das camadas internas. Neste processo evita-se a rápida secagem da cola aplicada. Prensagem – A prensagem é feita a quente por meio de mecanismo a vapor onde os painéis ficam submetidos a aproximadamente um minuto por milímetro a 130 graus para a cura da cola. Reparação – Utilização da massa ou reparadores sintéticos para reparos de pequenos defeitos em painéis de contraplacado. Maquinação – É o processo em que as placas passam pela esquartejadora, onde são feitos os acabamentos laterais. Lixagem – Os painéis de contraplacado passam pela lixadeira com o objetivo de alisar as faces das placas. Acabamento – Esta etapa consiste na aplicação de gesso para a cobertura de possíveis defeitos e reparos de nós e fendas
EXERCÍCIO
PERCURSO METODOLÓGICO DO EXERCÍCIO PROPOSTO Para executar o exercício de dobrar contraplacado começou-se por desenhar um molde da peça. O desenho foi executado manualmente com recurso a ferramentas de desenho técnico – desenho técnico 1 em anexo. Execução do molde: cortaram-se quatro peças iguais em mdf de 2mm com o auxílio do desenho. De modo a não fazer um molde maciço e criar espaço para a secagem do contraplacado entre estas peças colocaram-se pequenas peças de separação com 8mm. Logo uniu-se em pontos estratégicos as peças e construiu-se então um molde com 320 mm de largura.
Dimensões do painél utilizado para a realização do exercício
Molde realizado em MDF
Para realizar o provete cortou-se um painel de contraplacado de 3mm de espessura duas placas com 1220x310mm. Os painéis de contraplacado cortados passaram inicialmente por um processo com o fim de humedecer o contraplacado. Foram deixados durante 12 horas os painéis cortados num taque. Depois com recurso a grampos colocou-se os painéis húmidos sobre o molde e deixou-se durante dois dias com fim as fibras ganharem a forma do molde e a consequentemente a forma da peça final. Depois de estar em repouso a ganhar forma e tendo as placas já secas, tirou-se os painéis do molde e deitou-se cola entre as superfícies. Voltou-se a colocar as placas de novo no molde e limpou-se os excessos de cola. Este processo demorou dois dias. Retirou-se a peça do molde e passou-se aos acabamentos. Lixou-se a peça com fim de retirar algumas marcas e uniformizar as superfícies. O movimento da lixa acompanhou a direção das fibras da folha da superfície. Aplicou-se tapa poros e lixou-se tendo repetido o processo duas vezes e aplicou-se um verniz semi-brilhante.
Molde realizado em MDF
Colocação do painel humedecido sobre o molde
Recurso de grampos e tiras de MDF como substituição de um contramolde
Aplicada a cola voltou-se a colocar o provete no molde
Passado o tempo de secagem tirou-se o provete na qual se observa que ganhou a forma do molde
Fase de acabamento
Provete finalizado
Testes sobre o provete
Render da peรงa
CONCLUSÕES A realização deste trabalhou permitiu a formação e a aquisição de conhecimentos específicos na área das madeiras e derivados, mais concretamente contraplacados. Por motivos de interesse na área dos processos industriais desenvolveu-se a parte de fabricação de contraplacado tendo resultado numa breve explicação técnica e tecnológica do processo de produção de painéis de contraplacado. A parte pratica deste exercício foi essencial para melhor perceber o comportamento deste material e a possível adaptação dos métodos e processos industriais a pequenas oficinas e à construção de protótipos. Relativamente à bibliografia é apresentado um conjunto de fontes que, para além dos conhecimentos do docente da U.C. e dos técnicos das oficinas, auxiliaram na realização deste trabalho.
BIBLIOGRAFIA E WEBGRAFIA LIMA, Nerci Nina, Tese de Doutoramento: “Painéis laminados e particulados à base de madeiras tropicais da amazónia”, Universidade Federal de Lavras, 2011. Disponível em: http://www.prpg.ufla.br/ct-madeira/wp-content/uploads/2012/07/NERCININA-LIMA-Tese.pdf OLIVEIRA, Joaquim António dos Santos, Tese de Mestrado: “ Resistência ao corte interlaminar de contraplacados”, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, 1996. Disponível no repositório da Universidade do Porto: https://repositorio-aberto.up.pt/ Blog Mineralex – Indústrias extrativas: http://www.mineralex.net/mas-agora-e-tudo-feito-de-contraplacado/ Informação sobre contraplacado: https://pt.wikipedia.org/wiki/Madeira_compensada Processo de curvar contraplacado: http://www.comofazer.org/casa-e-jardim/contraplacadocomo-aplicar-e-escolher / Fornecedor de material: http://www.leroymerlin.pt/Site/Produtos/Madeiras/Paineis/393323-(2).aspx Sebenta da unidade curricular de Materiais do Design