BR112018067594B1 - Processo para melhorar o desgaste de ferramenta e lâmina para a fabricação de um painel compósito - Google Patents

Processo para melhorar o desgaste de ferramenta e lâmina para a fabricação de um painel compósito Download PDF

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Abstract

A presente invenção refere-se a um processo para fabricação de estruturas de madeira compósita, que fornece melhores taxas de produção e usinabilidade. Mais particularmente, o processo compreende combinar partículas de madeira com uma composição compreendendo uma dispersão aquosa de diluente e proteínas.

Description

[001] A presente invenção reivindica o benefício do pedido de patente provisório dos Estados Unidos N° 62/301.778, depositado em 1° de março de 2016, cujos conteúdos completos são desde já incorporados a este documento por meio desta citação.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A invenção refere-se a um processo para a fabricação de estruturas de madeira compósita, o que proporciona melhor usinabilidade. Mais particularmente, o processo compreende combinar partículas de madeira com uma composição contendo uma dispersão aquosa de proteínas e diluente, em seguida moldar ou comprimir a combinação das partículas de madeira com a mistura reativa que permite melhorar a fabricação e aumentar a eficiência.
[003] Compósitos à base de lignocelulose, como madeira compensada interna, painel de fibra de média densidade (MDF), painel de partículas (PB), painel de madeira do tipo "waferboard" e painel de tiras de madeira orientada, são preparados a partir de combinações de um lignocelulósico, como a madeira, e um aglutinante ou aglutinantes, também conhecidos como resinas e adesivos. Materiais compósitos como um painel de tiras de madeira orientada, painel de partículas e painel de flocos em geral são produzidos mesclando ou pulverizando materiais lignocelulósicos como flocos de madeira, fibras de madeira, partículas de madeira, lâminas de madeira, lascas ou tiras, pedaços de madeira ou outros materiais lignocelulósicos fragmentados com uma composição de aglutinante enquanto os materiais fragmentados são mesclados por tombamento ou agitação em um mesclador, linha de sopro ou aparelho semelhante. Depois de mesclar o suficiente para formar uma mistura uniforme, os materiais são moldados como um tapete frouxo, que é prensado, por exemplo, entre rolos ou placas aquecidas ou cintas de aço para promover a pega do aglutinante e aglutinar os flocos, tiras, lascas, pedaços, etc. juntos numa forma densificada. Em geral, processos convencionais são conduzidos sob temperaturas de cerca de 150°C a 225°C na presença de quantidades variáveis do vapor gerado pela liberação da umidade retida pela madeira ou materiais lignocelulósicos. Esses processos normalmente, ademais, demandam que o teor de umidade do material lignocelulósico esteja entre cerca de 2 e cerca de 35% em peso, antes de ser mesclado ao aglutinante.
[004] As composições de aglutinante ou adesivo que têm sido utilizadas para confeccionar esses produtos de madeira compósita incluem resinas fenol-formaldeído, resinas ureia-formaldeído e isocianatos. Veja, por exemplo, o artigo de James B. Wilson intitulado "Isocyanate Adhesives as Binders for Composition Board" que foi apresentado no simpósio "Wood Adhesives-Research, Applications and Needs" realizado em Madison, Wisconsin, de 23 a 25 de setembro de 1980, onde as vantagens e desvantagens de cada um desses diversos tipos de aglutinantes são discutidas. Os adesivos à base de proteína mais antigos e os mais recentes são à base de água. Diversos adesivos à base de água estão descritos em inúmeros livros, artigos e patentes. Consulte, por exemplo, patentes que descrevem adesivos à base de farinha de soja (como a Patente dos EUA N° 7.060.798 e a Patente dos EUA N° 7.252.735), adesivos à base de ureia-formaldeído (UF), adesivos de melamina e ureia-formaldeído (MUF), adesivos de melamina-formaldeído (MF), adesivos fenol-formaldeído (PF), e adesivos acetato de polivinila e etileno acetato de polivinila).
[005] De maneira geral, o adesivo compreende uma resina fenol- formaldeído (PF). Outra resina comumente utilizada é um 4,4'-metileno- bis(fenil isocianato) (pMDI) polimérico líquido. Apesar de apresentarem boa durabilidade, além do custo e toxidez relativamente baixos, as resinas fenol-formaldeído aquosas alcalinas são conhecidas por exibir tempos de prensagem mais demorados e, em geral, geram produtos com propriedades de dilatação da espessura maiores do que os mesmos produtos constituídos por um aglutinante pMDI. Apesar do aumento parcial de desempenho, as resinas de isocianato são mais caras do que as resinas PF. Outro ponto negativo à produção em plantas ou usinas é o elevado custo de capital associado à prensa e equipamentos correlacionados, incluindo-se equipamentos para geração de vapor que fornecem calor durante o processo de prensagem.
[006] Em seguida ao processo de prensagem, o compósito lignocelulósico é submetido às etapas de usinagem que podem incluir o corte, desbaste, fresagem e/ou lixamento. Como se sabe, os materiais lignocelulósicos gerados com o aglutinante pMDI, em particular, produzem produtos de painel que são difíceis de usinar, conforme vivenciado por objetos como lâminas de serra, lâminas de fresa ou cintas da lixadeira, ou defeitos de qualidade na borda de corte ou da superfície lixada.
[007] O Pedido de Patente dos Estados Unidos N° 2013/0005867 A1 descreve que adesivos à base de soja também foram utilizados na fabricação de painéis compósitos. Tais adesivos incluem farinha de soja, concentrados de proteína de soja (SPC), ou isolado de proteína de soja (SPI) como material de partida. Para efeito de simplificação, a presente revelação se refere a todos os produtos da soja que contenham mais de 20% de carboidratos como "farinha de soja". A farinha de soja é menos onerosa do que o SPI, porém também contém níveis elevados de carboidratos, requerendo técnicas de reticulação mais complexas, já que a reticulação implica numa resistência muito maior à água dos adesivos à base de soja.
[008] Adesivos compreendendo componentes amidos e proteína, como a soja, estão descritos em referências como a Patente dos EUA N° 5.523.293, a Patente dos EUA N° 6.235.815, o Pedido de Patente dos Estados Unidos 2011/0100256, o Pedido de Patente dos Estados Unidos 2013/202905, a Patente dos EUA N° 7.960.452 descreve um adesivo confeccionado a partir de proteína e amido vegetal e outras referências ainda descrevem açúcares ou amidos que reagem com ureia, fenol ou licor de sulfito, Patente dos EUA N° 4.525.164 e Patente BE N° 874584.
[009] A Patente dos EUA N° 6.214.265 B1 descreve uma composição para ligar materiais lignocelulósicos sólidos. Formulações de aglutinante adequadas se baseiam na mistura reativa de um isocianato e de um material carboidrato. Ambos são eficazes e econômicos, e eliminam os riscos à saúde atrelados ao uso do formaldeído. Materiais de carboidrato incluem, por exemplo, açúcares e amidos, na presença ou ausência de outros materiais ativos. Esses carboidratos são misturados com um di-isocianato líquido e aplicados à madeira, que é então prensada para formar um produto compósito.
[0010] Em algumas áreas da fabricação de painéis compósitos, açúcares são empregados como extensores ou aditivos, com o melaço e o amido sendo indicados em uma extensa lista de carboidratos, Patente da Grã-Bretanha N° 976491, Patente dos EUA N° 3.239.408, Patente dos EUA N° 5.905.115.
[0011] A Patente dos EUA N° 8.901.208 B1, descreve um painel compósito confeccionado com uma biorresina como um derivado de carboidrato ou soja à base de proteína provenientes da celulose ou do amido; e/ou um aglutinante livre de formaldeído ou com baixo teor de formaldeído. O aglutinante pode ser parcialmente baseado em um açúcar redutor ou em açúcares que contenham aldeído.
[0012] A Patente dos EUA N° 4.183.997 descreve a ligação dos materiais lignocelulósicos através da reação de açúcares, amidos ou de ambos, na presença de um catalisador capaz de transformar açúcares e amidos em um agente de tamponamento alcalino sólido insolúvel em água. No entanto, a farinha de soja não é mencionada.
[0013] A Patente dos EUA N° 4.654.259, descreve a ligação de superfícies de madeira usando uma composição aglutinante que compreende um ou mais açúcares e um aminoplasto. São igualmente descritos adesivos à base de carboidratos, como amidos e açúcares, os quais são convertidos em aglutinantes de diversos modos.
[0014] Ainda existe a necessidade de produzir um painel compósito que melhore a qualidade da borda e reduza o desgaste da ferramenta, mantendo padrões físicos e de qualidade acetáveis do produto final. O uso da composição corrente na fabricação de estruturas compósitas pode permitir taxas maiores de produção por possibilitar o corte e o desbaste mais rápido do compósito e reduzir o tempo de ociosidade devido à substituição das lâminas.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0015] A presente invenção refere-se a um processo de fabricação de um painel compósito lignocelulósico que melhora a qualidade da borda e reduz o desgaste da ferramenta, mantendo ao mesmo tempo padrões físicos e de qualidade aceitáveis. O corrente processo envolve uma fonte lignocelulósica em que a dispersão aquosa de diluente e proteínas é adicionada ao material lignocelulósico, e a adição de um adesivo, aglutinante ou curativo, antes, simultaneamente a ou subsequentemente à dispersão aquosa de diluente e proteínas ou uma combinação dos enunciados, produzindo uma mistura compósita e modelando a mistura compósita como um tapete frouxo, que em seguida passa por aplicações de prensagem e cura.
[0016] Mais particularmente, o processo corrente incorpora uma dispersão aquosa de diluente e proteínas na qual o diluente está sob a forma de amido e açúcares e em que a razão entre o amido e a soja é de cerca de 1:1 a 0:1; e pode ser de cerca de 0,1:1 a cerca de 2:1 entre o amido e a proteína e a razão entre o açúcar e a soja mais o amido pode ser de cerca de 0,5 parte de açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido) a cerca de 2 partes de açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido), em uma mistura do material lignocelulósico. A proteína pode ser um produto da soja e o açúcar pode ser o melaço. Os adesivos, aglutinantes e/ou curativos, como pMDI, utilizados em uma usina de fabricação específica, também são adicionados à mistura compósita e a mistura compósita é modelada como um tapete, e o tapete é prensado e curado. Os adesivos podem ser adicionados à mistura lignocelulósica antes, durante ou após a adição da dispersão aquosa de diluente e proteínas ou uma combinação dos enunciados.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0017] É fornecido um processo para melhorar a usinabilidade de um painel compósito em que uma dispersão aquosa de diluente e proteínas é adicionada a uma mistura lignocelulósica para produzir compósitos, antes, simultaneamente a; ou depois de adicionar um adesivo, aglutinante ou curativo tipicamente utilizado na usina ou pode ser adicionado em uma combinação dos enunciados.
[0018] Em um aspecto, o processo se refere ao fornecimento de uma fonte lignocelulósica que é desmembrada em pedaços menores usando, por exemplo, uma flocadora, moinho de martelos ou forno de refino, para produzir uma mistura lignocelulósica com um teor de umidade de cerca de 1,5% a cerca de 35%. Uma dispersão aquosa do diluente e proteínas é preparada e diluída até uma viscosidade inferior a cerca de 100 centipoise (cps). A dispersão aquosa é adicionada à mistura lignocelulósica na quantidade de cerca de 1% a cerca de 2% com base no peso lignocelulósico seco (peso) e pode ser de cerca de 1,5% da dispersão aquosa de diluente e proteínas por lignocelulósico em peso seco.
[0019] A dispersão aquosa de diluente e proteínas na qual o diluente está sob a forma de amido e açúcares em que a razão entre o amido e a soja é de cerca de 1:1 a 0:1, e pode ser cerca de 0,1:1 a cerca de 2:1 entre o amido e a proteína e a razão entre o açúcar e a soja mais o amido pode ser de cerca de 0,5 parte de açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido) a cerca de 2 partes de açúcar e 1 parte (soja mais amido).
[0020] Os adesivos, aglutinantes e/ou curativos são então adicionados à mistura compósita em quantidades de cerca de 1% a cerca de 15% em peso seco lignocelulósico e podem ser de cerca de cerca de 1% a 5% e podem ser de cerca de 1,5% em peso seco lignocelulósico, e a mistura compósita é misturada adicionalmente, por exemplo, em um misturador de tambor, mesclador do tipo cisalhamento, ou mesclador semelhante a um tubo, como uma linha de sopro e modelada como um tapete, que é prensado a frio ou prensado na ausência de calor. Em seguida, o tapete prensado a frio é prensado a quente em temperaturas de cerca de 150 grau Celsius (°C) a cerca de 225°C para efetivar a cura da estrutura compósita. Todas as quantidades das substâncias químicas utilizadas no pedido como um todo são expressas em percentuais com base nos princípios ativos.
[0021] Em outros aspectos do processo, a razão entre amido e soja é de cerca de 1:1 a 0:1, podendo ser de 0,1:1 a cerca de 2:1 entre amido e proteína e a razão entre açúcar e soja mais amido pode ser de cerca de 0,5 parte de açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido), a cerca de 2 partes de açúcar e 1 parte (soja mais amido).
[0022] Em alguns aspectos do processo, a proteína pode incluir proteína de soja, farinha de sangue, farelo de penas, queratina, gelatina, colágeno, glúten, spimlina, caseína, farinha de soja, glúten do trigo, glúten de milho, farinha de amendoim, farinha de tremoço e clara de ovo. A fonte de proteína pode ser pré-tratada ou modificada para melhorar sua solubilidade, dispersabilidade e/ou reatividade. Farinha de soja, concentrado de soja e isolados de soja podem ser utilizados como fonte de proteína para o adesivo. Uma fonte de proteína particularmente útil para a presente invenção é a farinha de soja (cerca de 50% em peso de proteína, base seca). A presente invenção se aplica a uma dispersão aquosa de diluente e proteínas, independentemente do Índice de Dispersibilidade de Proteína (PDI) da farinha de soja utilizada. O PDI é uma forma de se comparar a solubilidade de uma proteína em água, sendo é largamente utilizado na indústria do produto da soja. Embora o PDI não seja crítico ao presente processo, um PDI acima de 70 é preferencial. Foi constatado que a farinha de soja é uma boa fonte de proteína no processo da invenção.
[0023] Em alguns aspectos do presente processo, amidos adequados são amidos nativos e amidos modificados produzidos por exemplo, a partir da batata, milho, trigo, arroz, ervilhas, etc., tais como: amido degradado acetilado, amido modificado do ácido alquil succínico, amido oxidado, amido hidroxipropilado, amido catiônico, amido amilopectina, amido acetilado com alto teor de amilase, amido da tapioca, amido da batata nativa, amido do milho nativo, amido do trigo nativo, amido do arroz nativo, e, amido da ervilha nativa. Esses amidos podem ser usados com quaisquer proteínas e açúcares descritos em outros aspectos do corrente processo.
[0024] Em alguns aspectos do processo, o açúcar pode ser, por exemplo, melaço, glicerol, xarope de milho e sacarose e a fonte de proteína pode ser farinha de soja, concentrados da proteína da soja (SPC), ou isolado da proteína da soja (SPI).
[0025] Em outro aspecto do processo, os adesivos, aglutinantes e/ou curativos são adicionados à mistura lignocelulósica após a dispersão aquosa do diluente e proteínas. Para fins do presente pedido, adesivos, aglutinantes e curativos são utilizados de maneira intercambiável ao longo de toda a descrição.
[0026] Em aspectos adicionais do processo, a dispersão aquosa de diluente e proteínas é uma dispersão de farinha de soja/amido/me- laço que é adicionada a uma mistura lignocelulósica; e em que a razão entre o amido e a soja é e cerca de 1:1 a 0:1, podendo ser cerca de 0,1:1 a cerca de 2:1 entre amido e proteína e a razão entre açúcar e soja mais amido pode ser cerca de 0,5 parte e açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido) a cerca de 2 partes de açúcar a cerca de 1 parte (soja mais amido). O adesivo, aglutinante ou curativo pode ser adicionado à mistura lignocelulósica antes, simultaneamente ou depois da dispersão aquosa de diluente e proteínas ou pode ser adicionado como uma combinação dos enunciados.
[0027] Em um aspecto do presente processo, uma fonte lignocelulósica é fragmentada em pedaços menores, por exemplo, uma flocadora, moinho de martelos, ou forno de refino. Usada na fabricação de painel de partículas, painel de tiras orientadas (OSB) e painel de fibras de média densidade (MDF).
[0028] Em alguns aspectos do presente processo, a dispersão aquosa descrita em outros aspectos do processo pode reduzir o desgaste das lâminas e ferramentas nas usinas de fabricação em pelo menos 10%, pode ser reduzido em pelo menos 25%, pode ser reduzido em pelo menos 50% e pode reduzir o desgaste das lâminas e ferramentas em cerca de 65%. O desgaste das ferramentas e a qualidade da borda das lâminas, por exemplo, em fresas, serras e facas é evidente quando a dispersão aquosa de diluente e proteínas é usada no processo de fabricação do painel compósito conforme descrito acima.
Adesivos
[0029] Compósitos são constituídos por múltiplos materiais, tipicamente um material lignocelulósico, como a madeira ou um tipo de fibra ou um tipo de carga que é mantida coesa por um adesivo. Um adesivo utilizado para compósitos também pode ser denominado de aglutinante ou resina. O material lignocelulósico compreende a maior parte do compósito em um faixa de cerca de 80% a cerca de 99% por peso seco, pode estar na faixa de cerca de 90% a 99% por peso seco. A porção do adesivo compreende de cerca de 1% a cerca de 20% do compósito por peso seco, pode ser de cerca de 1% a cerca de 15%, 1% a cerca de 10% por peso seco lignocelulósico.
[0030] Nos compósitos, os materiais lignocelulósicos são mantidos ou unidos ou colados juntos por um adesivo ou aglutinante, que são utilizados de maneira intercambiável ao longo de todo o pedido. Para muitos compósitos lignocelulósicos, os adesivos mais comuns são resinas ureia-formaldeído e resinas fenol-formaldeído. Exemplos de adesivos adequados incluem, mas não se limitam a pMDI, UF, MF, MUF, e PF. Isocianato ou pMDI são preferenciais.
[0031] Outros aditivos podem ser incluídos em uma formulação adesiva, tais como extensores, modificadores de viscosidade, desespumantes, diluentes, catalisadores, sequestrantes de formaldeído, biocidas e cargas.
[0032] Os componentes da formulação adesiva são geralmente combinados em misturador adequado e agitados até obter uma mistura homogênea, mas os componentes também podem ser misturados em uma linha de aplicação, por copulverização, ou até mesmo in situ na estrutura compósita.
[0033] Em um aspecto do presente processo, o material lignocelulósico do compósito é a madeira, de preferência pó de madeira e partículas e lascas, conforme utilizado na confecção de painéis de partículas e fibras de madeira para confecção de MDF.
[0034] Para obter boas propriedades compósitas, o adesivo deve ser aplicado uniformemente ao material lignocelulósico e também ser perfeitamente e uniformemente distribuído por todo o material lignocelulósico. Os indivíduos versados na técnica estarão familiarizados com os meios para a obtenção da mistura apropriada de adesivo e material lignocelulósico. Por exemplo, na fabricação de painéis de partículas, é comum que o adesivo seja pulverizado sobre partículas de madeira em movimento, que são então tombadas ou misturadas. A dispersão aquosa do presente processo pode ser adicionada ao material lignocelulósico antes simultaneamente com e/ou depois dos adesivos, aglutinantes e/ou curativos ou pode ser uma combinação dos citados.
[0035] Em determinado aspecto do presente processo, o desgaste das lâminas e ferramentas é reduzido na fabricação do painel compósito, havendo uma redução no desgaste das lâminas e ferramentas de pelo menos 10%, pode ser uma redução de pelo menos 25%, pode ser reduzido em pelo menos 50% e pode ser reduzido em cerca de 65%, e ao mesmo tempo manter uma resistência aceitável.
[0036] Essas e outras modalidades são definidas nos Exemplos abaixo. Deve ficar claro que esses Exemplos são meramente ilustrativos. Portanto, diversas modificações além das apresentadas e aqui descritas serão percebidas pelos indivíduos versados na técnica. Muito embora a invenção tenha sido descrita fazendo referência a dispositivos, materiais e modalidades particulares, cabe notar que a invenção não se limita às peculiaridades reveladas, se estendendo a todos os equivalentes inseridos no escopo das reivindicações em anexo. Todas as referências citadas no presente pedido são desde já incorporadas em sua totalidade.
EXEMPLOS Exemplo 1 - Preparo de Dispersão Aquosa e Painel Compósito
[0037] Foi utilizado um processo de fabricação de compósito da seguinte maneira: 334 gramas (g) de água foram misturados com 360g de melaço negro (Imperial Sugar Co, Sugar Land, TX), 1g de um desespumante comercial, Advantage® 1529, (Solenis LLC, Wilmington, DE) e 1,5g de metabissulfito de sódio. A esta mistura foram adicionados lentamente 152g farinha de soja, Prolia 200/90 (Cargill, Minnetonka, MN). A farinha de soja foi misturada completamente. A esta mistura foram adicionados lentamente 152g de amido de milho, Casco Industrial (Ingredion Inc., Westchester, IL). O amido de milho foi misturado completamente. O teor de sólidos final foi de aproximadamente 50%.
[0038] Em uma segunda etapa, 100 partes do material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (conforme empregado para confeccionar a face do painel de partículas) foram colocados em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 6%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca da mistura de soja/amido/melaço indicada acima. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto. Durante a continuidade da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca de metileno difenil di-isocianato (pMDI). A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no misturador. Cerca de 5500g da madeira da face foram tratados desta maneira.
[0039] Um segundo lote de 100 partes de material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (conforme utilizado para confeccionar o núcleo do painel de partículas) foi colocado em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 1,5%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca da mistura de soja/amido/melaço indicada acima. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto. Durante a continuidade da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca de pMDI. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no mesclador. Cerca de 5300g da madeira do núcleo foram tratados desta maneira.
[0040] A mistura resultante, 2995g da composição lignocelulósica da face, foi colocada em uma armação de 34 polegadas por 34 polegadas (86,4 cm x 86,4 cm) e nivelada. 2861g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados no topo da primeira camada e nivelada. Mais 2861g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados sobre a segunda camada e nivelados. 2995g finais da composição lignocelulósica da face foram depositados sobre a terceira camada e nivelados. Esta composição lignocelulósica em camadas foi prensada para baixo manualmente usando um painel de aproximadamente 34" x 34" (86,4 cm x 86,4 cm). A armação foi então removida e a estrutura resultante foi prensada a quente até a espessura de 3/4 de polegada (1,9 cm) em prensa Nordberg 36" x 36" (91,44 cm x 91,44 cm) aquecida a óleo que era controlada pelo software PressMAN (Alberta Innovates, Edmonton, AB, Canadá). As condições da prensa eram de 160°C, por 4 minutos.
Exemplo 2
[0041] Foi utilizado um processo de fabricação de compósito da seguinte maneira: 100 partes de material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (conforme empregado para confeccionar a face do painel de partículas) foram colocadas em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 6%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 5,7 partes para a madeira seca de água deionizada. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto. Durante a continuidade da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca de pMDI. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no mesclador. Cerca de 5500g da madeira da face foram tratados desta maneira.
[0042] Um segundo lote de 100 partes de material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (como utilizado para confeccionar o núcleo do painel de partículas) foi colocado em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 1,5%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 6,1 partes para a madeira seca de água deionizada. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto. Durante a continuidade da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 1,5 partes em base seca de pMDI. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no mesclador. Cerca de 5300g da madeira do núcleo foram tratados desta maneira.
[0043] A mistura resultante, 2975g da composição lignocelulósica da face, foi colocada em uma armação de 34 polegadas por 34 polegadas (86,4 cm x 86,4 cm) e nivelada. 2880g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados no topo da primeira camada e nivelada. Mais 2880g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados sobre a segunda camada e nivelada. Por fim, 2975g da composição lignocelulósica da face foram depositados sobre a terceira camada e nivelados. Esta composição lignocelulósica em camadas foi prensada para baixo manualmente usando um painel de aproximadamente 34" x 34" (86,4 cm x 86,4 cm).
[0044] A armação foi então removida e a estrutura resultante foi prensada a quente até a espessura de 3/4 de polegada (1,9 cm) em prensa Nordberg 36" x 36" (91,44 cm x 91,44 cm) aquecida a óleo que era controlada pelo software PressMAN. As condições da prensa eram de 160°C, por 4 minutos.
Exemplo 3
[0045] Foi utilizado um processo de fabricação de compósito da seguinte maneira: 100 partes de material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (conforme empregado para confeccionar a face do painel de partículas) foram colocadas em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 6%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 12,8 partes em base seca do adesivo de madeira ureia-formaldeído (UF). Este adesivo de madeira UF era uma mistura de 88,3% de resina UF, EcoBind (Hexion Inc., Columbus, OH) e 11,7% de sequestrante formaldeído, que era uma solução de 40% de água e ureia. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no mesclador. Cerca de 5500g da madeira da face foram tratados desta maneira.
[0046] Um segundo lote de 100 partes de material lignocelulósico na forma de um suprimento de madeira em base seca, em sua maioria pinheiro, na forma de partículas, (conforme utilizado para confeccionar o núcleo do painel de partículas) foi colocado em um misturador do tipo cisalhante Littleford Day. A madeira apresentava teor de umidade aproximado de 1,5%. Enquanto a madeira era agitada, o misturador fazia a madeira girar e virar. No transcorrer da agitação, a madeira era pulverizada pelo alto com 12,8 partes em base seca de adesivo de madeira ureia-formaldeído (UF), descrito acima. A pulverização foi realizada ao longo de um período de cerca de 1 minuto e sucedida por um minuto de mistura da madeira no mesclador. Cerca de 5300g da madeira do núcleo foram tratados desta maneira.
[0047] Foram colocados 2986g da composição lignocelulósica da face em uma armação de 34 polegadas por 34 polegadas (86,4 cm x 86,4 cm) e nivelados. 2892g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados no topo da primeira camada e nivelados. Mais 2892g da composição lignocelulósica do núcleo foram depositados sobre a segunda camada e nivelados. Por fim, 2986g da composição lignocelulósica da face foram depositados sobre a terceira camada e nivelados. Esta composição lignocelulósica em camadas foi prensada para baixo manualmente usando um painel de aproximadamente 34" x 34" (86,4 cm x 86,4 cm). A armação foi então removida e a estrutura resultante foi prensada a quente até a espessura de 3/4 de polegada (1,9 cm) em prensa Nordberg 36" x 36" (91,44 cm x 91,44 cm) aquecida a óleo que era controlada pelo software PressMAN. As condições da prensa eram de 160°C, por 4 minutos.
[0048] Cada amostra dos Exemplos 1-3, depois de prensada a quente, foi resfriada até a temperatura ambiente e posteriormente colocada em ambiente controlado para manter uma umidade constante até que fosse cortada e testada. Amostras em duplicidade foram produzidas para cada Exemplo.
Desgaste da Lâmina Fresadora
[0049] O desgaste da ferramenta foi medido como % médio de perda no comprimento da lâmina sobre a superfície de corte de uma lâmina fresadora removível. A mesa de fresa usada foi uma Bosch RA1181, e a ferramenta de corte foi uma broca de fresa de inserto Amana RC-3110 com lâminas substituíveis (Amana, RCK-34).
[0050] Uma peça de teste de 30" x 16" (76,2 cm x 40,6 cm) foi cortada de cada uma das amostras em duplicidade para os Exemplos 1, 2 e 3. Uma lâmina jamais utilizada foi presa à bit da fresa para fresar ambas as amostras em duplicidade do exemplo 1. Amostras foram passadas repetidamente através da broca de fresa até que aproximadamente 900 polegadas quadradas (5806,4 cm2) combinadas tivessem sido fresadas das amostras em duplicidade do exemplo 1. Ao término do teste, a lâmina era removida da broca de fresa, rotulada, e reservada para medições microscópicas. Os exemplos 2 e 3 foram medidos da mesma maneira que o exemplo 1. Para cada exemplo, um utilizou-se uma lâmina nunca utilizada. O desgaste da lâmina foi medido como % de perda no comprimento da lâmina da superfície de corte. As imagens da lâmina foram capturadas com um microscópio ProScope HR2 com lupa iluminada de 200X (Bodelin Technologies, Wilsonville, OR), e o comprimento da lâmina foi medido no monitor de um computador usando o programa chamado Screen Calipers, V4.0 (Iconico.com).
[0051] Cada lâmina RCK-34 da fresa tem 1 %" (3,17 cm) de altura, ao passo que o material lignocelulósico possuía apenas cerca de %" (1,9 cm) de espessura. Portanto, aproximadamente ^” (1,27 cm) da altura da lâmina não realizava corte algum. O comprimento da lâmina medido naquele ponto estabeleceu o comprimento de partida da lâmina. A inspeção visual identificou os dois pontos de desgaste máximo da lâmina, o que coincidiu com as camadas da face do topo e do fundo do compósito lignocelulósico. O quarto ponto de medição coincide com o centro da camada do núcleo do compósito lignocelulósico. O percentual de perda no comprimento da lâmina foi calculado para as camadas da face do topo, do núcleo central, e da face do fundo comparadas à porção superior da lâmina fresadora que não cortava. Calculou-se a média desses 3 números para obter um valor do compósito de desgaste médio da lâmina para o exemplo 1. O desgaste médio da lâmina para o exemplo 1 foi de 0,64%.
[0052] As lâminas para os exemplos 2 e 3 foram analisadas à semelhança do exemplo 1, revelando um desgaste médio da lâmina de 1,83% e 1,34%, respectivamente.
[0053] Isso mostra que um compósito lignocelulósico de propriedades comparáveis confeccionado com um sistema de adesivo compreendendo resina UF e um sequestrante formaldeído reduziu o desgaste da lâmina em apenas 27% em comparação ao compósito lignocelulósico confeccionado exclusivamente com MDI. Causou surpresa o fato de que, em comparação aos compósitos lignocelulósicos confeccionados apenas com MDI, a adição da mistura de soja/amido/melaço da presente invenção junto com o MDI reduziu o desgaste da lâmina em surpreendentes 65%.
[0054] Apesar de a presente invenção ter sido descrita em alusão às suas modalidades particulares, é evidente que inúmeras outras formas e modificações da presente invenção serão claramente percebidas pelos indivíduos versados na técnica. As reivindicações em anexo devem ser interpretadas de modo a englobar todas as formas e modificações óbvias alcançadas pela verdadeira essência e pelo verdadeiro escopo da presente invenção.

Claims (9)

1. Processo para melhorar o desgaste de ferramenta e lâmina para a fabricação de um painel compósito, caracterizado pelo fato de que compreende: adicionar a uma mistura lignocelulósica uma dispersão aquosa de diluente e proteínas; e um adesivo, aglutinante e/ou curativo para formar uma mistura compósita; modelar a mistura compósita como um tapete, prensar e curar a mistura compósita para produzir um painel compósito; em que os adesivos, aglutinantes e curativos são adicionados à mistura lignocelulósica antes, simultaneamente com, após a dispersão aquosa de diluente e proteínas ou uma combinação dos mesmos; e em que a dispersão diluente compreende amido e açúcar, em que a proteína aquosa compreende farinha de soja, concentrados de proteína de soja e/ou isolados de proteína de soja.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proteína aquosa compreende farinha de soja.
3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a razão entre o amido e a farinha de soja é de 1:1 a 0:1, ou 0,1:1 a 2:1 de amido em relação à farinha de soja e a razão entre o açúcar e a farinha de soja mais amido é de 0,5 parte de açúcar a 1 parte (de farinha de soja mais amido) a 2 partes de açúcar a 1 parte (de farinha de soja mais amido).
4. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o açúcar é o melaço.
5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os adesivos, aglutinantes ou curativos são adicionados em uma quantidade de 1% a 20% em peso seco lignocelulósico.
6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o adesivo é selecionado do grupo que consiste em 4,4'-metileno-bis (fenil isocianato), ureia formaldeído, melamina formaldeído, melamina ureia formaldeído, fenol formaldeído, isocianatos, dispersões de acetato de polivinila, dispersões de poli(etileno acetato de vinila), colas vegetais, colas de origem animal, poliamidas, resinas poliamidoamina-epicloridrina, colas à base de proteínas (colas à base de farinha de soja), colas à base de gelatinas, e suas combinações.
7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o adesivo é um 4,4'-metileno-bis(fenil isocianato) polimérico ou adesivos à base de uma ureia-formaldeído.
8. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desgaste de ferramenta e lâmina na fabricação do painel de compósito é reduzido em pelo menos 10% quando comparado com a fabricação do painel de compósito sem a dispersão aquosa de proteína e diluente; e um adesivo, aglutinante e/ou curativo.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mistura lignocelulósica compreende ainda aditivos opcionais selecionados dentre extensores, modificadores de viscosidade, desespumantes, diluentes, catalisadores, sequestrantes de formaldeído, biocidas, e cargas.
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