PT744259E - Maquina de colar para fabricas de producao de paineis em fibra de madeira - Google Patents

Description

DESCRtCÂO

MÁQUINA DE COLAR PARA FÁBRICAS DE PRODUÇÃO DE PAINÉIS EM

FIBRA DE MADEIRA

Esta invenção refere-se a uma máquina de colar (também conhecida por máquina de ligação resinosa) do tipo utilizado em fábricas de produção de painéis de fibra de madeira através de um processo séco, e em particular em fábricas para produção de painéis de fibra de média densidade (MDF). A invenção também se relaciona com fábricas de produção de painéis de fibra de madeira que utilizam máquinas de colagem.

Como é bem sabido pelo perito na arte, os painéis MDF são produzidos por dois tipos de conhecidas fábricas. Uma primeira fábrica tipo - que será chamada fábrica tradicional e da qual serão descritas as características para os presentes efeitos - está demonstrada esquematicamente na Figura 1. Na mesma, a referência numérica 10 indica um amoiador, isto é, uma máquina que, alimentada com madeira e vapor (este alimento sendo indicado pela seta 12), reduz a madeira à forma de fibra. As fibras produzidas desta forma e misturadas com vapor (100% de humidade relativa) elevam a mó 10 através de uma valvuia de sopro 14 e são transportadas por uma linha 16 para um secador 18. Este último é também alimentado por um ventilador 19 e por um tubo 20 com gás quente 22 e ar 24 à temperatura ambiente para secar as fibras. Para este propósito o interior do secador é, a uma temperatura variável, ajustávei de 120° a 250° C. As fibras secas desta forma são levadas por uma linha 26 para um separador ou ciclone 28, no qual a fibra seca é separada do vapor e do gás que se desenvolveu durante o processo de secagem, sendo o gás e o vapor libertados para a atmosfera, como indicado peia seta 30. As fibras ao abandonar o ciclone 28, que contem uma mistura de 2 a 5%, são levadas pela linha 32 para uma balança automática 34 onde são pesadas. Ao abandonarem a balança 34, as fibras são levadas pela linha 36 sendo presas por um sistema de corrente de ar 38 que as transporta através da linha 40 para a máquina de colar ou de ligação resinosa. O propósito da corrente de ar 38 é o de arrastar as fibras enquanto as mantém separadas umas das outras. Basicamente, a máquina de colar 42 consiste numa concha cilindrica oca 44 colocada horizontalmente e tendo uma secção circular cruzada, na qual existe um meio de misturação consistindo num mastro 50 posicionado de forma coaxial na concha cilindrica 44 e provido de pás radiais 52. O mastro 50 é rotativo e movido por um motor 54 posicionado no exterior da máquina de colar. O extremo esquerdo 46 da máquina de colar é atravessado por uma série de agulhetas (esquematicamente visíveis na figura através da sete 48) distribuídas pelo extremo, através das quais uma substância liquida adesiva, consistindo, normalmente, numa cola de ureia-formaldeido convencional, previamente misturada com água, é pulverizada dentro da máquina de coiar. À medida que o eixo 50 roda, as pás 52 geram uma acção misturadora nas fibras às quais foi pulverizada a substância adesiva. Estas fibras são então levadas peia linha 56 para um moldador 58 que por si próprio alimenta prensas convencionais, não mostradas na Figura 1. Por cima do moldador 58 um separador (não mostrado) pode ser providenciado para efeitos de separar as fibras de grumos de cola que se podem formar na máquina de colar 42. Os grumos separados desta forma podem ser utilizados como combustível numa caldeira (não mostrada) que faça parte da fabrica. A fabricação tradicional acima descrita tem a vantagem do consumo de cola ser baixo e a emissão de formaldeído para a atmosfera ser também reduzida com a referência numérica 30. No entanto a máquina de coiar descrita não permite que a cola seja distribuída de um modo suficientemente uniforme peia massa da fibra, com a consequência deste método produzir painéis de pobre qualidade com a formação de grumos e estrias que limitam drasticamente o uso do produto obtido. Nomeadamente, os painéis obtidos desta forma não podem ser engrandecidos ou laçados. Pela mesma razão estes painéis não apresentam características mecânicas ou teconoiógicas que sejam constantes no tempo e uniformes por todo o painel. Estes defeitos serão mais acentuados se forem utilizadas colas de baixa reactividade tais como as da classe EI, que têm um baixo nível de formaldeído livre. Acresce que, como é do conhecimento do perito na arte, as colas da classe E1 permitem que os painéis sejam produzidos contendo formaldeído livre, e logo susceptívei de ser libertado, numa quantidade que não excederá 8 mg por cada 100 g de painel. Consequentemente, é normalmente necessário utilizar colas mais reactivas (das classes E2 ou E3) as quais resultam no entanto numa maior emissão de formaldeído no momento da prensagem, com os consequentes problemas ambientais. Finalmente, a massa de fibra ao atingir o moldador 58 tem um conteúdo de humidade (entre 2 e 5 % de humidade) que é inferior ao que é necessário para a prensagem, com o resultado de que o conteúdo de humidade tem de ser aumentado para entre 8 e 11 %.

Uma breve descrição será agora apresentada por referência à Figura 2 relativa a um segundo tipo de fabricação, conhecido na arte por processo de linha de sopro ou iinha de cola, o qual permite obter melhores resultados, mesmo quando acompanhado por certos defeitos tais como um maior consumo de cola (cerca de 30-40% mais), alta emissão de formaldeído para as chaminés da corrente ciclónlca inferior do secador, e um maior conteúdo de formaldeído iivre nos painéis produzidos.

Este processo é ilustrado esquematicamente na Figura 2 e compreende uma grelha 110 semelhante àquela (10) do processo da Figura 1. As fibras deixando este úiíimo através da válvula de sopro 114 são alimentadas, antes de entrarem no secador 118, com uma quantidade adequada de uma substância adesiva iíquida (de iipo semaihante à utilizada no primeiro processo) através de uma embocadura adequada (não mostrada) direcíamente iigada ao tubo 116. Então uma massa de fibra que já absorveu a substância adesiva é levada para o secador 118 através da linha 116. O processo também compreende um ciclone 128 e uma balança 134 semelhantes aos da Figura 1, no entanto não existe uma máquina de colar (e consequentemente nenhuma máquina idêntica à indicada pelo n° 42 na Figura 1) porque não é necessário. Consequentemente a fibra impregrenada de cola ao deixar a balança 134 é levada directamente, via linha 136, para o moldador 158 (semelhante ao moldador 58 da Figura 1) onde as fibras impregnadas de cola chegam contendo um nivel de humidade de 8-11%, adequado à prensagem. Com este segundo tipo de processo consegue-se uma excelente distribuição da cola, de forma que os paines obtidos enquanto produto final são de excelente qualidade e podem ser trabalhados ou laçados. No entanto o facto de se submenter a substância adesiva a uma temperatura que pode atingir os 200° C no secador 118 causa uma baixa na reactividade da cola o que, como referido, equivale a que a quantidade de substância adesiva tenha de ser aumentada e/ou que tenham de ser utilizadas colas das classes E2 ou E3 (Isto é mais reactivas). Finalmente, há uma maior emissão de formaideído através da chaminés (refencia 130) e durante a fase de prensagem. DE-A-1632450 revela um mecanismo para continuamente misturar cola com materiais em partículas. O material é transportado por uma corrente de ar e passa por uma conduta de misturação, um mecanismo de dosagem de cola cujo cone de pulverização é espalhado na secção de cruzamento da conduta sendo associado a este último. US-A-4116163 revela uma máquina de colar compreendendo uma cavidade com meios para estabelecer uma cortina anular de aparas de cola caindo livremente e um dispositivo de pulverização nele colocado, e concêntrico à referida cortina e libertando peio penos um jacto de cola direccionado contra o interior da cortina. Um membro rotativo laminado é suportado concentricamente ao eixo da cortina para iníerceptar a cortina depois do impacto para o seu interior do spray, a porção de spray que passa através da cortina por sua vez empurra o membro laminado para fora da cortina. 0 objecto da presente invenção é providenciar uma máquina de colar utilizável quer em processos do primeiro tipo até aqui definido como tradicional e num novo tipo de processo descrito daqui em diante, no qual a máquina de colar permite uma excelente distribuição da cola através da massa de fibra utilizada para formar o painel.

Este objecto é conseguido pela máquina de colar da presente invenção, compreendendo uma concha cilíndrica oca numa extremidade da qual existe um orifício para entrada da corrente de ar que transporta as fibras e no qual a cola será distribuída, na outra extremidade da concha cilíndrica existe um orifício para remover a corrente de ar que transporta as fibras impregnadas de cola, e um mecanismo para pulverizar uma quantidade adequada de uma substância adesiva para as fibras que circulam no interior da concha cilíndrica, caracterizado pelo facto de também compreender um mecanismo para produzir uma corrente de ar auxiliar envolvendo o mecanismo de pulverização, a corrente de ar auxiliar é direccionada no mesmo sentido da corrente de fibras para manter as fibras flutuantes perto da parede interior da concha cilíndrica durante um determinado período de tempo, sendo o pulverizador posicionado para esse período de tempo.

As características preferenciais da invenção são definidas nas reivindicações.

De acordo com uma das características da invenção, os referidos meios para manutenção das fibras próximo da parede interior lateral da concha cilíndrica compreendem um tubo no qual uma extremidade se abre para a referida concha cilíndrica nas proximidades do mecanismo de pulverização, o tubo estende-se coaxialmente na direcção da corrente por uma determinada extensão antes de emergir da concha cilíndrica, sendo alimentado na outra extremidade por uma corrente de ar. A máquina de colar da presente invenção pode compreender um dispositivo de mistura colocado a jusante da corrente da concha cilíndrica numa posição em que as fibras são empurradas pelo pulverizador da substância adesiva. Este dispositivo de misturação pode consistir num mastro rotativo convencionai provido de pás dispostas coaxialmente em relação à concha cilíndrica. A acima descrita máquina de colar pode ser convenientemente utilizada como substituta da máquina de coiar convencionai 42 do processo de fabricação tradicional mostrado na Figura 1. Usando-a, com o processo de fabricação modificado desta forma, os painéis poderão ser obtidos com uma qualidade substancialmente melhor do que os que são obtidos através do processo de fabricação tradicional. A máquina de colar da presente invenção pode ser colocada noutras posições adequadas ao processo de fabricação nomeadamente para produzir painéis de fibra de madeira através de um processo seco. Por exemplo a máquina de colar pode ser utilizada directamente em combinação com o secador indicado peio n° 16 na Figura í, para dessa forma obter um processo de algum modo semelhante ao mostrado na Figura 2.

Neste caso não há necessidade da máquina de colar ter dispositivo de misturação dado que a corrente de ar originada pelo secador é normalmente mais do que suficiente para obter uma boa mistura das fibras. A invenção tomar-se-á mais evidente a partir da seguinte descrição de duas das suas caracteristicas. Nesta descrição será feita referência às Figuras 3 a 5 dos desenhos anexos, nos quais: A Figura 3 é um esquema vertical da parte longitudinal coaxial de uma primeira característica da máquina de colar da presente invenção, sendo esta máquina de colar adequada à substituição da máquina de colar convencional 42 da Figura 1; A Figura 4 é uma panorâmica da mesma na direcção da seta 3 da Figura 3; e A Figura 5 é uma secção longitudinal através da segunda característica da máquina de colar da invenção, sendo esta máquina de colar adequada à combinação com o secador 18 da Figura 1.

Daqui em diante, partes que sejam idênticas ou que tenham idênticas funções às da Figura 1 serão indicadas peia mesma referência numércia como na Figura 1 mais 200.

Com referência às Figuras 3 e 4, a máquina de colar, indentificada na globalidade peio número 242, compreende uma concha cilíndrica oca 244 de secção cirucular cruzada. Na extremidade esquerda da concha cilíndrica 244 existe uma abertura 245 através da qual uma corrente de ar transportando as fibras numa quantidade previamente definida é alimentada tangencialmente para a máquina de colar 242 através de um tubo de alimentação 240. As fibras, originárias no separador ciclónico tal como o 28 da Figura 1 e pesadas na balança tal como indicado no 34 da mesma figura, chegam ao tubo de alimentação 240 da máquina de colar 244 pelo cana! 236. A extremidade esquerda 246 da concha cilíndrica 244 é atravessada por um tubo 247 que se estende coaxialmente durante uma certa distância no interior da concha ciíindrica 244, sendo o extremo finai 249 do tubo 247 aberto. Coaxialmente com a porção interna do tubo 247 existe um outro tubo 251 que termina, na proximidade do fina! 249 do tubo 247, com um mecanismo de pulverização consistindo numa agulheta 248. Esta última gera uma pulverização cónica de ângulo contido adequado.

Na parte fina! direita (Figura 3) da máquina de colar 242 existe um mecanismo de misturação de tipo tradicional, compreendendo um mastro rotativo 250 provido de pás 252, o referido mastro é projectado através de uma abertura adequada no extremo direito da concha cilíndrica 244 e é movido por um motor externo (não mostrado). No extremo direito da máquina de colar 242 existe uma abertura 253 e um tubo de saída relativa 254 para transportar as fibras pulverizadas com a cola para as operações convencionais subsequentes. A operação da acima descrita máquina de colar 244 é sumariamente a seguinte. A corrente de ar e as fibras alimentadas através do tubo 240 e que entram na máquina de colar tangencialmente através da abertura 245 são distribuídas no espaço anular entre a parte do tubo 247 que está na concha cilindrica 244 e a correspondente superfície interior desta última, para se obter na primeira parte da concha cilindrica 244 (como indicado por A na Figura 3) uma distribuição ciciónica das fibras (o que ao longo deste percurso descreve basicamente uma trajectória grosseiramente em espiral). Simultaneamente, no extremo exterior do tubo 247 está a ser alimentada uma corrente de ar auxiliar de pressão e velocidade adequadas, escolhida com base nos resultados a obter. Esta corrente de ar auxiliar abre-se para a concha cilindrica 244 através do extremo ligeiramente folheado 249 do tubo 247. Por causa da acção da corrente de ar auxiliar, é mantida a corrente de ar anular que transporta as fibras por uma certa distância a jusante da corrente do extremo 249 do tubo 247, adjacente à superfície interior da concha cilindrica 244. A este propósito, o espaço central do tubo de corrente anular desta útima corrente de ar ciciónico e de fibra é ocupado pela corrente de ar auxiliar que sai do tubo 247. Ao alimentar uma substância liquida adesiva adequadamente pressurizada para esse extremo do tudo 251 externo à concha cilindrica 244, aí emerge da agulheta de pulverização 248 um spray cónico de uma substância adesiva tendo um anguio contido escolhido com base nos resultados a obter. Através do efeito da corrente de ar auxiliar, este spray é introduzido abaixo da corrente para assumir a forma de uma escova esquematicamente mostrada na Figura 3 como indicado através da referência numérica 255. Consequentemente, durante uma certa distância (indicada por B na Figura 3) no sentido descendente da corrente da agulheta de pulverização 248 há atomização da substância adesiva (zona de atomização). No sentido descendente da corrente da zona B a corrente de ar que transporta as fibras e a corrente de ar auxiliar que transporta das partículas de cola misturadas entre si, havendo pois ai uma zona de colagem (indicado por C na Figura 3) na qual as particular da substância adesiva são absorvidas pelas fibras. A globalidade da corrente de ar, transportando as fibras já impregnadas com cola., deixa então a máquina de colar através da abertura 253, para ser aproveitada para subsequentes operações de modelagem convencionais.

Com a máquina de colar acima descrita é possível obter uma distribuição mais uniforme da substância adesiva peio conjunto da fibra do que com outras conhecidas máquina de colar, o que resulta num melhoramento substanciai da qualidade do produto finai produzido. Se a máquina de colar também estiver provida com um mecanismo de misturação (por exemplo o mastro rotativo 250 com as suas pás 252), a actuação da máquina de coiar da presente invenção poderá ser ainda melhor. De notar que os mecanismos de misturação não são essenciais, o mesmo resultado poderá ser obtido através do aumento da corrente de ar auxiliar. A agulheta 248 que pulveriza a substância liquida adesiva pode ser do tipo de baixa pressão, de forma a que o ar comprimido seja levado para a substância adesiva (água mais cola), ou do tipo de alta pressão (sem ar comprimido), na qual a pressão da substância adesiva pode atingir 300 bar

De notar que o mecanismo de pulverização 248 poderá também consistir em várias agulhetas, desde que as mesmas sejam atingidas pela corrente de ar auxiliar. C importante é que seja conseguida uma boa distribuição da cola pela massa de fibras.

Como já referido, a máquina de colar da presente invenção também poderá ser colocada em outras posições dentro do processo de fabrico para produção de painéis de fibra de madeira através de um processo seco, desde que as condições requeridas para funcionamento da máquina de coiar (nivei de ar... e de temperatura adequados) existam ou sejam criadas. Em particular, no processo da Figura i, provou-se ser conveniente colocar a máquina de colar directamente abaixo da corrente do secador 18 do processo de fabricação da figura 1. Na Figura 5 uma máquina de colar deste tipo é mostrada esquematicamente, na qual partes iguais a/ou de funções similares à da Figura 4 e 1 são indicadas peia adição de 100 e 300 às referências numéricas inerentes. A máquina de coiar 342 tem um concha cilíndrica oca que é basicamente uma extensão do invólucro do secador 318 (mostrado apenas parcialmente), este último sendo do mesmo tipo do secador 18 da Figura 1. A concha cilindrica 344 da máquina de colar 342 é atravessada radialmente por um tubo 347, o qual se dobra na airecção da corrente, para coaxiaimente seguir a concha oca 344 durante uma determinada distância e então terminar com um finai aberto 349. Coaxiaimente a essa porção do tubo 347 dentro da concha oca 344 existe um tubo que termina, na proximidade desse extremo aberto 349 do tubo 347, com um mecanismo de pulverização consistindo numa agulheta 348 que produz um spray cónico de ângulo contido adequado. No extremo direito (Figura 5) da máquina de coiar 342 existe uma abertura, com um tubo de saída relativa 354, para remoção das fibras impregnadas de cola. O funcionamento da máquina de colar 342 deverá ser compreensível do que antecede. No entanto o que se segue deverá ser levado em devida conta. A corrente de ar quente que transporta as fibras secas no secador 318 passa directamente para a máquina de colar 342, para o espaço anular entre a superfície interior da concha cilíndrica e a parte coaxial interior do tubo 347. Simultaneamente, peio extremo aberto do tubo 347 é transportada uma corrente de ar auxiliar tendo um modo, velocidade e pressão adequados â obtenção dos resultados desejados. A corrente de ar auxiliar abre-se para dentro da concha cilíndrica 344 através do fina! 349 do tubo 347, de modo a que a corrente de ar que transporta as fibras seja mantida, durante uma determinada distância ao sabor da corrente do final 349 do tubo 347, adjacente à superfície interior da concha cilíndrica 344, sendo o espaço central do tubo de corrente relativa anular ocupado pela corrente de ar auxiliar. Ao alimentar uma substância liquida adesiva adequadamente pressurizada para o extremo aberto do tugo 351, aí emerge da seringa de pulverização 348 um spray cónico com um ângulo convenientemente contido. Pelo efeito da corrente de ar auxiliar o spray assume a configuração de uma escova 355 visível na Figura 5. Consequentemente durante uma certa distância (indicada por B na Figura 5) a jusante da seringa 348 existe uma zona de atomização, a jusante da qual as duas correntes de ar se misturam para formar a actuai zona de colagem C. O conjunto da corrente de ar sai então através da abertura 353 e é alimentada pelo tuo 354 para um ciclone semelhante ao indicado peio número 128 na Figura 2. O restante do processo é do tipo convencional e semlhante ao ilustrado e descrito por referência à Figura 2.

Finalmente, deverá ser salientado que quer usando a máquina de colar 242 das Figuras 3 e 4 ou a da Figura 5, a massa de fibra é obtida na qual a distribuição da cola é substancialmente melhor do que nas conhecidas máquinas de colar de processos convencionais, e comparável com, senão melhor, com as obtidas em processos de linha de sopro (sem uma máquina de colar), em ambos os casos obtendo um painel de excelente qualidade enquanto produto final.

Deverá também ser salientado que com a máquina de colar 342 da Figura 5 a cola é adicionada logo a seguir ao secador 318, isto é, num ponto em que a temperatura da corrente de ar e de fibra é consideravelmente baixa (60-70°) do que no interior do secador (no qual a temperatura atinge 200° e mais).

Deste modo a perda de reacíiviaade da coia é insignificante, enquanto que num processo de linha de sopro a perda de reactividade devido ao facto da coia ser submetida a uma íemperaiura de 200s ou mais é significativa e tem como resultado um substancia! aumento do consumo de cola. Este grave inconveniente é evitado peio uso da máquina 342 combinada com o secador 318.

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Claims (7)

1. Reivindicações 1. Máquina de colar (242; 342) utilizável em processo de fabricação de painéis de fibra de madeira através de um processo seco, compreendendo uma concha cilíndrica oca (244; 344) num extremo da qual existe uma abertura (245) para alimentação de uma corrente de ar que transporta as fibras através das quais a cola será distribuída, no outro extremo da concha cilíndrica (244; 344) terá sido providenciada uma abertura (253;M 353) para remoção da corrente de ar que transporta as fibras impregnadas de cola, e um mecanismo de pulverização (248; 348) para espalhar uma substância liquida adesvia adequada sobre as fibras que voam dentro da concha cilíndrica (244; 344), caracterizada por também compreender um mecanismo (247; 243; 347; 343) para produzir uma corrente de ar auxiliar soprando na mesma direcção da corrente de fibra e para manter as fibras esvoaçantes perto da parede interior da concha cilíndrica (244; 344) por um período predeterminado, sendo o mecanismo de pulverização também posicionado dentro desse mesmo limite.
2. 2. Máquina de colar (242) como reivindicado em 1, utilizável em processos de fabricação do tipo tradicional, nos quais a corrente de ar e de fibra é alimentada numa direcção tangencial à concha cilíndrica (244) para obtenção de um fluxo ciclónico da corrente de ar e de fibra logo na parte inicial da máquina de colar (242).
3. 3. Máquina de colar (342) como reivindicado em 1, na qual a abertura para a corrente de ar e de fibra comunica directamente com a abertura do secador do processo.
4. 4. Máquina de colar (242; 342) como reivindicado em 1, em que o mecanismo para manutenção das fibras na proximidade da parede lateral interioraa concha ciiindrica (244; 344) compreende um iubo (247; 347), um extremo aberto (249; 349) que se abre para dentro da concha cilíndrica (244; 344) na proximidade do mecanismo de pulverização (238; 348), o referido tubo (247; 347) extendendo-se coaxiamlmente no reverso do seu extremo aberto, por uma determinada extensão, antes de emergir da concha ciiindrica ΟΔΔ- 3ΔΔ\ \— ··,
5. 5. Máquina de colar (242) como reivindicado em 1, na qual um mecanismo de misturação (250, 252) é providenciado na parte da concha ciiindrica (244) a jusante fa zona em que as fibras são atingidas pela pulverização com a substância adesiva.
6. 6. Máquina de coiar (242) como reivindicado em 5, em que o mecanismo de misturação compreende um mastro rotativo (250) provido de pás radiais (252) dispostas coaxiaimente em reiação à concha cilíndrica (244).
7. 7. Um processo de fabricação para produção de painéis de fibra de madeira através de um processo seco, caracterizado por compreender uma maquina de coiar (242; 342) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

   CARLOS EUGÊNIO RE!S NOBRE Mandatário Autorizacto Junto do lij.p. [. (Instituto Nacional da Propriedade tncfcsWal) Av5 Almirante Reis, 1 23- 12 Têl. 315 09 70/1 - Fax 353 13 52 LISBOA 1150 / PORTUGAL