BRPI0414537B1 - Dispositivo de embutimento para pasta fluida de fibra realçada - Google Patents

Dispositivo de embutimento para pasta fluida de fibra realçada Download PDF

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Description

DISPOSITIVO DE EMBUTIMENTO PARA PASTA FLUIDA DE FIBRA
REALÇADA
CAMPO DA INVENÇÃO
Esta invenção refere-se genericamente a dispositivos para embutir fibras em pastas fluidas solidificãveis e, especificamente, a um dispositivo projetado para embutir fibras em uma pasta fluida de cimento solidificável ao longo de uma linha de produção de chapas de cimento ou painéis estruturais aglutinantes ("SCP").
Painéis aglutinantes têm sido usados na indústria da construção para formar as paredes interiores e exteriores de estruturas residenciais e/ou comerciais. As vantagens de tais painéis incluem a resistência â umidade comparada com a de chapas padrão de fibras de madeira à base de gesso.
Contudo, um inconveniente de tais painéis convencionais é que não possuem resistência estrutural suficiente para poderem ser comparados com, se não mais resistentes que, compensado estrutural ou chapa de corda orientada (OSB).
Tipicamente, os painéis aglutinantes incluem pelo menos uma camada de composto de emboço ou cimento endurecido entre camadas de um material de reforço ou estabi1izante. Em alguns casos, o material de reforço ou estabilizante é uma malha de fibra de vidro ou equivalente. A malha é usualmente aplicada em forma de folhas a partir de um rolo sobre ou entre camadas de pasta fluida solidificável. Exemplos de técnicas de produção usadas em painéis aglutinantes convencionais são fornecidos nas Patentes U.S. Nos. 4.420.295; 4.504.335 e 6.176.920, cujos teores estão incorporados aqui como referência. Além disso, outras composições de gesso-cimento são apresentadas genericamente nas Patentes U.S. Nos. 5.685.903; 5.858.083 e 5.958.131.
Um inconveniente de processos convencionais para produção de painéis aglutinantes é que as fibras, aplicadas em uma esteira ou trama, não são adequada e uniformemente distribuídas na pasta fluida e, deste modo, as propriedades de reforço resultantes devido à interação fibra-matriz varia através da espessura da chapa, dependendo da espessura de cada camada da chapa. Quando ocorre penetração insuficiente da pasta fluida através da rede da fibra, resulta aglutinação fraca entre as fibras e a matriz, provocando baixa resistência do painel. Em alguns casos, também, quando ocorrem distribuições distintas de camadas de pasta fluida e fibras, a aglutinação inadequada e a distribuição ineficiente de fibras provocam o desenvolvimento de fraca resistência do painel.
Outro inconveniente de processos convencionais para produção de painéis aglutinantes é que o produto resultante é muito caro e, deste modo, não é competitivo com compensado estrutural/externo ou chapa de corda orientada (OSB).
Uma fonte do custo relativamente elevado de painéis aglutinantes convencionais é devida ao tempo parado da linha de produção provocado por solidificação prematura da pasta fluida, especialmente em partículas ou aglomerações que prejudicam a aparência da chapa resultante e interferem com a eficiência do equipamento de produção. Acúmulos significativos de pasta fluida prematuramente solidificada no equipamento de produção exigem interrupções na linha de produção, aumentando, portanto, o custo final da chapa.
Em casos em que fibras de fibra de vidro retalhadas soltas são misturadas com a pasta fluida para propiciar um painel estrutural aglutinante (SCP) com reforço estrutural, surge a necessidade de um meio para misturar uniformemente as fibras com a pasta fluida. Tal mistura uniforme é importante para obter a resistência estrutural desejada do painel ou chapa resultante.
Um critério de projeto de qualquer dispositivo usado para misturar pastas fluidas solidificáveis deste tipo é que a produção da chapa deva continuar ininterrupta durante as etapas de fabricação. Quaisquer interrupções da linha de produção devido à limpeza de equipamento devem ser evitadas. Isto é um problema especifico quando são criadas pastas fluidas de solidificação rápida, como nos casos em que agentes de solidificação rápida ou aceleradores são introduzidos na pasta fluida.
Um problema potencial quando se criam painéis estruturais de cimento em uma linha de produção em movimento, refere-se às porções da pasta fluida que solidificam prematuramente, formando blocos ou pedaços de diversas dimensões. Quando estes pedaços se quebram e ficam incorporados dentro do produto de chapa final, interferem com a aparência uniforme da chapa e também provocam fraqueza estrutural. Em linhas de produção de painéis estruturais convencionais de cimento, toda a linha de produção deve ser interrompida para limpar equipamento entupido para evitar a incorporação de partículas de pasta fluidas prematuramente solidificadas na chapa resultante.
Outro critério de projeto de dispositivos usados para misturar fibras reforçadas retalhadas dentro de uma pasta fluida é que as fibras necessitam ser misturadas em uma pasta fluida relativamente espessa em um modo substancialmente uniforme para fornecer a resistência necessária.
No documento de Patente DE-1266198B é ilustrado um dispositivo para misturar fibras estruturais de reforço em uma pasta fluida solidi f icável, onde os conjuntos de discos e eixos são mostrados como uma peça única, significando que os eixos e discos são produzidos conjuntamente, o que, além de empregar processo complexo e, consequentemente, custoso, para a sua obtenção, resulta ainda em grande desperdício de matéria prima.
Outrossim, os conjuntos de discos têm como função prinicpal homogeneizar as misturas de fibras na pasta fluída solidificável usadas para fabricar o painel de construção, e, na medida em que a pasta fluída é solidificável, é importante que os discos se sobreponham uns aos outros suficientemente para misturar as fibras com a pasta fluída, além de proporcionar uma ação de auto- limpeza, para impedir que as partículas da pasta fluída permaneçam entre os eixos contíguos, e se solidifiquem prematuramente, obstruindo o mecanismo.
Portanto, existe a necessidade de um dispositivo para misturar uniformemente fibra de vidro ou outras fibras estruturais de reforço em uma pasta fluida solidificável de modo que ofereça uma adequada extensão de sobreposição dos discos, os quais devem ser dispostos entrelaçados entre si de modo que o dispositivo não fique entupido ou prejudicado por pedaços de pasta fluída solidificada.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
As necessidades listadas acima são satisfeitas ou excedidas pela presente invenção que retrata um dispositivo de embutimento que inclui pelo menos um par de eixos alongados posicionados na linha de produção de chapa de pasta fluida solidificável de fibra realçada transversais à linha. Os eixos estão de preferência posicionados entre si em relação paralela espaçada. Cada eixo tem uma pluralidade de discos axialmente espaçados ao longo do eixo. Durante a produção da chapa, os eixos e os discos giram axialmente.
Os discos respectivos dos eixos adjacentes preferencialmente paralelos estão entrelaçados entre si para criar uma ação "misturadora" ou "amassadora" na pasta fluida, que embute fibras previamente depositadas dentro da pasta fluida. Além disso, a relação próxima, entrelaçada e giratória dos discos impede o acúmulo de pasta fluida nos discos e, na verdade, cria uma ação "autolimpante" que reduz significativamente o tempo parado da linha de produção da chapa devido à solidificação prematura de aglomerações de pasta fluida.
Mais especificamente, a invenção propicia um dispositivo de embutimento para uso em uma linha de produção de painéis estruturais onde uma pasta fluida é transportada sobre um transportador móvel em relação a uma primeira armação, e fibras retalhadas são depositadas sobre a pasta fluida. Incluído no dispositivo existe um primeiro eixo alongado fixado à armação de suporte e que possui uma primeira pluralidade de discos axialmente espaçados, um segundo eixo alongado fixado à armação de suporte e que possui uma segunda pluralidade de discos axialmente espaçados, o primeiro eixo estando posicionado em relação ao segundo de modo que os discos se entrelacem entre si.
Na modalidade preferida, cada par adjacente dos discos principais ou de maior diâmetro está separado do respectivo eixo por um disco espaçador de diâmetro relativamente pequeno. A relação de entrelaçamento inclui uma disposição bastante adjacente de periferias opostas de discos espaçadores de diâmetro pequeno e discos principais de diâmetro relativamente grande, o que também facilita a ação autolimpante.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ê uma vista em perspectiva superior do presente dispositivo de embut ímento em uma linha de produção de chapas estruturais de pasta fluida; a Figura 2 é uma vista plana fragmentária superior do dispositivo de embutimento da Figura 1; a Figura 3 é uma elevação lateral do dispositivo de embutimento da Figura 2 e a Figura 4 é um diagrama esquemático dos padrões de trilhas/canai s de embutir criados na pasta fluida pelo presente dispositivo de embutimento.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Com referência agora às Figuras 1 e 2, uma linha de produção de painéis estruturais é mostrada de forma fragmentária e é geralmente designada 10. A linha de produção 10 inclui uma armação de suporte ou mesa de formação 12 que suporta um transportador móvel 14, tal como uma correia transportadora tipo borracha, uma trama ou papel Kraft, papel de desprendimento, e/ou outras tramas de material de suporte projetadas para suportar uma pasta fluida antes de solidificação, como é bem conhecido na técnica. 0 transportador 14 desloca-se ao longo da armação de suporte 12 por uma combinação de motores, polias, correias ou cadeias e cilindros (nenhum mostrado) que são também bem conhecidos na técnica. Embora a presente invenção se destine ao uso na produção de painéis estruturais de cimento, também se considera que pode encontrar aplicações em muitas situações nas quais fibras volumosas tenham que ser misturadas em uma pasta fluida solidificável para produção de chapas ou painéis.
Embora outras seqüências sejam consideradas dependendo da aplicação, na presente invenção, uma camada de pasta fluida 16 é depositada sobre a trama transportadora móvel 14 para formar uma trama de pasta fluida uniforme. Embora sejam consideradas diversas pastas fluidas solidificáveis, o presente dispositivo de embutimento é projetado especialmente para uso na produção de painéis estruturais de cimento. Deste modo, a pasta fluida é de preferência composta de quantidades variáveis de cimento Portland, gesso, agregado, água, aceleradores, plastificantes, agentes espumantes, cargas de enchimento e/ou outros ingredientes bem conhecidos na técnica. As quantidades relativas destes ingredientes, incluindo a eliminação de alguns dos acima mencionados ou a adição de outros, pode variar para satisfazer a aplicação. Uma alimentação de fibras retalhadas 18, as quais na modalidade preferida são fibras de fibra de vidro retalhadas, é jogada ou pulverizada sobre a trama de pasta fluida móvel 16. 0 presente dispositivo de embutimento, geralmente designado 20, está posicionado sobre a armação de suporte 12 para ficar logo "abaixo" ou depois do ponto no qual as fibras 18 são depositadas sobre a trama de pasta fluida 16.
Pelo menos dois eixos alongados 22, 24 estão incluídos no dispositivo 20, cada um tendo extremidades 26 engatadas em mancais 28 localizados em cada lado da armação de suporte 12. Embora sejam representados dois eixos 22, 24, podem existir eixos adicionais se desejado. Um conjunto de extremidades de eixos 26 é de preferência munido de rodas dentadas ou polias 30 (melhor vistas na Figura 2) ou outro mecanismo de acionamento para permitir que os eixos 22, 24 girem axialmente nos mancais 28. É preferível que os eixos 22, 24 e os discos associados 32, 34 girem na mesma direção. Transmissões motorizadas de correias, transmissões de cadeias ou outros sistemas típicos para acionar cilindros ou eixos ao longo de uma linha de produção são considerados adequados aqui. Será observado que os eixos 22, 24 estão montados em geral transversalmente na armação de suporte 12 e estão em relação espaçada, geralmente paralela entre si. Na modalidade preferida, os eixos 22, 24 são paralelos entre si.
Cada um dos eixos 22, 24 é munido de uma pluralidade de discos principais ou relativamente grandes axialmente espaçados 32, com discos adjacentes estando axialmente espaçados entre si. O espaçamento é mantido por uma segunda pluralidade de discos espaçadores de diâmetro relativamente menor 34 (Figura 2) que estão localizados entre um par adjacente de discos principais 32. Como é observado na Figura 3, é preferível que pelo menos os discos principais 32, e de preferência tanto os discos principais 32 como os discos espaçadores 34, estejam enchavetados aos respectivos eixos 22, 24 para rotação comum. As rodas dentadas 30 são também de preferência enchavetadas ou fixadas de qualquer outro modo aos eixos 22, 24 para rotação comum. Na modalidade preferida, anéis enchavetados 36 (melhor vistos na Figura 3) localizados adjacentes a cada extremidade de eixo 26 estão fixados ao eixo, por chaves de aperto ou parafusos de aperto 38 e mantêm os discos 32, 34 nos eixos 22, 24 contra movimento lateral.
Será também observado a partir das Figuras 1-3 que os discos 32, 34 dos respectivos eixos 22, 24 estão entrelaçados entre si, de modo que os discos principais 32 do eixo 22 estão localizados entre os discos 32 do eixo 24.
Será também observado que, depois dos discos ficarem entrelaçados, as bordas periféricas 40 dos discos principais 32 se sobrepõem entre si, e estão posicionados para ficarem em relação próxima, ainda giratória com as bordas periféricas 42 dos discos espaçadores opostos 34 do eixo oposto (melhor visto na Figura 3). É preferível que os eixos 22, 24 e os discos associados 32, 34 girem na mesma direção 'R' (Figura 3).
Embora as dimensões relativas dos discos 32, 34 possam variar para se adequarem à aplicação, na modalidade preferida os discos principais têm 6,35 mm de espessura e estão separados de 7,9 mm. Portanto, existe uma tolerância rotacional relativamente pequena criada quando os discos adjacentes 32 dos eixos 22, 24 se entrelaçam entre si (melhor visto na Figura 2) . Esta pequena tolerância torna difícil que partículas da pasta fluida solidificável 16 sejam aprisionadas entre os discos 32, 34 e solidificadas prematuramente. Também, uma vez que os eixos 22, 24 e os discos associados 32, 34 estão em constante movimento durante a produção de painéis SCP, qualquer pasta fluida que seja aprisionada entre os discos é rapidamente ejetada e não tem oportunidade para se solidificar em um modo que possa prejudicar a operação de embutir. É também preferível que as periferias dos discos 32, 34 sejam achatadas ou perpendiculares ao plano do disco, mas é também considerado que bordas periféricas afuniladas ou inclinadas de qualquer outro modo 40, 42 possam existir e ainda alcançar embutimento satisfatório de fibra. A propriedade autolimpante do presente dispositivo de embutimento 20 é ainda acentuada pelos materiais usados para a construção dos eixos 22, 24 e dos discos 32, 34. Na modalidade preferida, estes componentes são feitos de aço inoxidável que foi polido para obter uma superfície relativamente lisa. O aço inoxidável é também preferido pela sua durabilidade e resistência à corrosão, mas outros materiais resistentes à corrosão e não-aderentes são também considerados, incluindo material de Plexiglass ou outros materiais produzidos com plástico.
Além disso, a altura dos eixos 22, 24 em relação à trama móvel 14 é de preferência ajustável para estimular embutimento das fibras 18 na pasta fluida 16. É preferido que os discos 32 não façam contato com a trama transportadora 14, mas que se estendam suficientemente para dentro da pasta fluida 16 para estimularem o embutimento das fibras 18 na pasta fluida. A altura específica dos eixos 22, 24 acima da trama transportadora 14 pode variar para se adequar à aplicação e será influenciada, entre outras coisas, pelo diâmetro dos discos principais 32, viscosidade da pasta fluida, espessura da camada de pasta fluida 16 e grau desejado de embutimento das fibras 18.
Com referência agora à Figura 4, os diversos discos principais 32 no primeiro eixo 22 estão posicionados em relação à armação 12 para criar um primeiro padrão de canais 44 (linhas cheias) na pasta fluida 16 para embutimento das fibras 18 naquela. 0 padrão de canais 44 inclui uma série de depressões 46 criadas pelos discos 32 e cristas 48 localizadas entre os discos quando a pasta fluida 16 é empurrada para os lados de cada disco. Uma vez que as fibras 18 foram previamente depositadas imediatamente sobre uma superfície superior 50 da pasta fluida 16, uma determinada percentagem das fibras fica misturada na pasta fluida através da formação do primeiro padrão de canais 44. Será entendido que, como os eixos 22, 24 estão rodando e girando os discos associados 32, 34, a trama ou correia transportadora 14 está também se movendo em uma direção de percurso 'T' (Figura 2) do primeiro eixo 22 para o agente eixo 24. Deste modo, é também criado um movimento dinâmico de agitação que intensificará o embutimento das fibras 18.
Imediatamente depois de deixar a vizinhança dos discos 32 do primeiro eixo 22, a pasta fluida 16 encontra os discos 32 do segundo eixo 24 (mostrada em sombreado) , a qual prossegue para criar um segundo padrão de canais 52.
Devido à posição lateralmente deslocada dos discos 32 dos respectivos eixos 22, 24, em qualquer ponto selecionado, o segundo padrão de canais 52 é oposto ao padrão 44, pelo fato de que as cristas 54 substituem as depressões 46, e as depressões 56 substituem as cristas 48. Pelo fato de que os padrões de canais 44, 52 geralmente lembram ondas senoidais, pode também ser afirmado que os padrões de canais 44, 52 estão defasados entre si. Este padrão transversalmente deslocado 52 agita ainda mais a pasta fluida 16, intensificando o embutimento das fibras 18. Em outras palavras, uma ação misturadora ou amassadora de pasta fluida é criada pela rotação dos discos entrelaçados 32 dos eixos 22, 24.
Portanto, o presente dispositivo de embutimento propicia um mecanismo para incorporar ou embutir fibras de fibra de vidro retalhadas em uma camada de pasta fluida em movimento. Um aspecto importante do presente dispositivo é que os discos dos respectivos eixos estão entrelaçados e sobrepõem-se entre si para propiciar uma ação misturadora, amassadora ou agitadora à pasta fluida em um modo que minimiza a oportunidade para que a pasta fluida entupa ou fique aprisionada no dispositivo.
Embora tenha sido mostrada e descrita uma modalidade especifica de um dispositivo de embutimento para uma pasta fluida de fibra realçada, será entendido por aqueles versados na técnica que podem ser realizadas alterações e modificações naquela sem divergir da invenção nos seus aspectos mais amplos e como mencionado nas reivindicações seguintes.

Claims (4)

1. Dispositivo de embuti mento (20) para uso no embutimento de fibras (18) em uma pasta fluída solídífícável (16) usada na produção de uma chapa estrutural em uma linha de produção (10) de chapas que inclui uma armação de suporte (12), caracterizado por o dito o dispositivo (20) compreender: um primeiro eixo de suporte (22) fixo à armação (12), possuindo uma primeira pluralidade de discos de diâmetro relatívamente grande (32), dispostos axialmente ao longo do dito eixo de suporte (22), entre uma primeira pluralidade de discos de diâmetro relatívamente pequeno (34); um segundo eixo de suporte (24) fixo à armação (12), possuindo uma segunda pluralidade de discos de diâmetro relativamente grande (32), dispostos axialmente ao longo do dito eixo de suporte (24), entre uma primeira pluralidade de discos de diâmetro relatívamente pequeno (34); os primeiro e segundo eixos de suporte (22, 24} estando posicionados entre si de modo que a dita primeira pluralidade de discos de diâmetro relatívamente grande (32) está entrelaçada com a dita segunda pluralidade de discos de diâmetro relatívamente grande (32), sendo: as periferias das primeira e segunda pluralidade entrelaçadas de discos de diâmetro relatívamente grande sobrepostas entre sí e aproximadas das correspondentes periferias dos discos opostos de diâmetros relatívamente pequenos; e sendo cada disco de diâmetro relativamente grande e pequeno (32, 34} um componente separado que é disposto axialmente e, em seguida, fixado ao correspondente eixo de suporte (22, 24), para rotação comum.
2. Dispositivo (20), de acordo com a reivindicação 1» caracterizado por os discos de diâmetro relativamente grande e pequeno (32, 34) possuírem aproximadamente a mesma espessura,
3. Dispositivo (20), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os eixos de suporte (22, 24) estarem orientados na armação (12) para serem geralmente transversais à direção de movimento da pasta fluida (16), ao longo da linha de produção (10), e geralmente paralelos entre si.
4. Dispositivo de embutimento (20) para uso no embutimento de fibras (18) em uma pasta fluida solidificável (16) usada na produção de uma chapa estrutural em uma linha de produção (10) de chapas que inclui uma armação de suporte (12), caracterizado por o dito o dispositivo (20) compreender: uma primeira pluralidade de discos de diâmetro relativamente grande (32) se sobrepondo a uma segunda pluralidade de discos diâmetro relativamente grande (32), correspondente aproximadamente ao comprimento do raio dos ditos discos de diâmetro grande; e a primeira pluralidade de discos de diâmetro relatívamente grande (32) estando posicionada em relação à armação (12) para criar um primeiro padrão de canais na pasta fluida para embutimento das fibras, e a segunda pluralidade de discos de diâmetro relativamente grande (32) estando posicionada em relação à armação (12) para criar um segundo padrão de canais na pasta fluida, dito segundo padrão de canais estando deslocado transversalmente do dito primeiro padrão.
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