BR102018014546A2 - processo de tratamento de lâminas de madeira - Google Patents

Abstract

processo de tratamento de lâminas de madeira processo de tratamento de lâminas de madeira que é realizado em um ambiente repleto de vapor saturado, sob pressão ambiente, e através do qual as lâminas passam por uma etapa de umidificação e pré-aquecimento e por uma etapa de queima enquanto se deslocam pelo equipamento de tratamento, produzindo lâminas de madeira com elevada resistência a agentes externos, coloração uniforme, excelente estabilidade dimensional, densidade aumentada, maior dureza e durabilidade e que dispensa a posterior secagem das lâminas tratadas.

Description

“PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA” [001] A presente patente de invenção refere-se a um processo de tratamento de lâminas de madeira que é realizado em um ambiente repleto de vapor saturado, sob pressão ambiente, e através do qual as lâminas passam por uma etapa de umidificação e pré-aquecimento e por uma etapa de queima enquanto se deslocam pelo equipamento de tratamento, produzindo lâminas de madeira com elevada resistência a agentes externos, coloração uniforme, excelente estabilidade dimensional, densidade aumentada, maior dureza e durabilidade e que dispensa a posterior secagem das lâminas tratadas.

[002] As lâminas de madeira são obtidas por processos de faqueamento, torneamento e serragem e são amplamente utilizadas para produzir compensados, que são empregados na fabricação de móveis, portas, casas, navios, entre outros, e também para produzir lâminas decorativas para acabamento na indústria moveleira.

[003] Na produção do compensado, as lâminas ficam contraplacadas entre si e coladas umas nas outras, resultando em uma chapa de compensado. Neste caso, a orientação das fibras de uma lâmina em relação às fibras da outra lâmina apresenta um ângulo de 90°.

[004] Também podemos ter este ângulo variando entre 0° e 90° conforme o produto desejado. Por exemplo, no caso de produtos em que a resistência longitudinal é mais importante, como em longarinas de asas de planadores ou mastros de barcos a vela, entre outros, a orientação das fibras das lâminas pode apresentar um ângulo de 5° entre si.

[005] Durante bastante tempo, as lâminas foram fabricadas a partir de madeiras encontradas diretamente na natureza, como, por exemplo, o cedro, a virola, o merante, o okume e a kaya.

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2/16 [006] Com isso, era possível obter compensados e lâminas decorativas com características que atendiam aos padrões de certificação internacional, como, por exemplo, o padrão BS 1088 do Loyds britânico, que estabelece que as madeiras devem ser oriundas de espécies tropicais, de média densidade e de média resistência a agentes externos.

[007] Conforme o tipo de madeira extraída da natureza, era possível obter lâminas com boa resistência a agentes externos e boa estabilidade dimensional.

[008] Porém, estas espécies entraram em extinção ou passaram a ter restrições em sua extração da natureza e foram substituídas por madeiras de reflorestamento de crescimento rápido ou por madeiras menos nobres, as quais fornecem lâminas com baixa resistência a agentes externos, baixa estabilidade dimensional e coloração pouco atraente para o mercado.

[009] Apesar disso, as necessidades do mercado continuaram iguais e, para suprí-las, o estado atual da técnica apresenta vários métodos de tratamento para que as lâminas obtidas de madeiras de reflorestamento ou de madeiras menos nobres possam substituir as lâminas que eram obtidas de madeiras nobres.

[010] Para aumentar a resistência da madeira a agentes externos, é muito utilizada a impregnação da madeira sob pressão com uma solução composta de cobre, cromo e arsênico, conhecida como CCA.

[011] Nos processos conhecidos atualmente, a madeira é colocada em um tanque e, sob pressões entre 10 e 50 kg/cm², é impregnada pela solução de cromo, cobre e arsênico, sendo que o material não impregnado na madeira é descartado no ambiente ou requer tratamentos sofisticados e caros para minimizar o impacto ambiental destas substâncias poluidoras.

[012] A patente EP 0.426.930 emprega uma solução contendo cobre e uréia sulfonada para proteger a madeira contra insetos e intempéries.

[013] Também existe o pedido de patente US 2005/0.186.352, que descreve o tratamento da madeira contra o ataque de insetos e micróbios, empregando ácido bórico em solução aquosa.

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3/16 [014] A patente JP 2016.221.729 introduz um produto químico funcional na madeira com uso de pressão e aquecimento.

[015] No entanto, estes métodos não se mostram adequados à realidade atual, que pede processos de fabricação ecológicos, que respeitem o meio ambiente, que não gerem resíduos tóxicos ou prejudiciais à natureza, que consumam pouca ou menos energia, que sejam racionalizados para a obtenção de menores custos de produção e que favoreçam o reaproveitamento das matériasprimas utilizadas [016] Além disso, as técnicas existentes utilizam agentes impregnantes, como inseticidas, fungicidas e outras substâncias, que contaminam a madeira ou que deixam resíduos em sua parte interna, podendo prejudicar as pessoas que manipulam a madeira durante o seu processo e as que trabalharão com a madeira tratada.

[017] O tema da estabilidade dimensional também é abordado pelo estado atual da técnica, sendo que os métodos existentes consistem em banhar a madeira com substâncias químicas estabilizadoras ou aplicar elevadas pressões e altas temperaturas para injetar substâncias, como polímeros e resinas, no interior da madeira.

[018] O pedido de patente US 2004/0.062.872 procura melhorar a estabilidade dimensional da madeira e reduzir sua capacidade de absorção de umidade por meio da aplicação, em meio aquoso, de silicatos e outras substâncias químicas.

[019] A patente JP 63-231.902 emprega cloreto de bário ou ácido bórico em solução aquosa juntamente com polietileno metacrilato glicol e uréia para obter uma melhor estabilidade dimensional.

[020] O pedido de patente CN 104.847.080 trata a madeira por pirólise à vácuo com baixa temperatura.

[021] Estes processos apresentam desvantagens porque o uso de substâncias químicas na madeira pode causar prejuízo ao meio ambiente durante o processo de tratamento; existem os riscos ambientais na etapa de descarte das

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4/16 substâncias utilizadas; ocorre a contaminação da madeira; e pode acontecer uma limitação do uso da madeira em processos posteriores, como a pintura, o polimento e outros, devido à falta de afinidade química entre o agente estabilizador, ou suas partículas residuais, e outras substâncias de acabamento ou tratamento superficial para a madeira.

[022] Além disso, o uso de agentes impregnantes, tanto para melhorar a resistência da lâmina a agentes externos quanto para melhorar sua estabilidade dimensional, também prejudica a capacidade de adesividade das colas utilizadas na fabricação dos compensados e na colagem das lâminas decorativas sobre outras superfícies. Ao reduzir esta capacidade de adesividade, o produto final apresenta um padrão de qualidade que não atende aos padrões de certificação internacional.

[023] O inventor da presente patente já se dedicou com sucesso ao tema do aumento da resistência a agentes externos e da melhoria da estabilidade dimensional da madeira, obtendo a patente brasileira de número PI 0605998-8, na qual apresenta um processo de tratamento de madeira feito lote a lote, com todas as fases ocorrendo dentro de um mesmo recipiente e com a madeira em posição estacionária. Nesta patente, a madeira é colocada em um vaso de pressão com água, aplica-se vácuo para buscar a retirada da maior quantidade possível de ar existente no interior da madeira e no vaso de pressão, e, em seguida, ocorre a injeção de água sob pressão, o aumento da pressão e da temperatura no recipiente e, posteriormente, o resfriamento da madeira e da água.

[024] O inventor também é titular do pedido de patente BR 10 2015 009724-7 no qual apresenta um processo de tratamento contínuo de madeira no qual a madeira passa por uma única câmara de pressurização e, após a pressão desta câmara ficar igualada à pressão da câmara de tratamento, ela segue para a câmara de tratamento, na qual é submetida às etapas de aquecimento, queima da celulose e da hemicelulose e resfriamento, passando, em seguida, por uma única câmara de despressurização.

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5/16 [025] A invenção, que é objeto deste pedido de patente, foi desenvolvida de maneira nova, original e criativa para produzir lâminas de madeira com elevada resistência a agentes externos, excelente estabilidade dimensional, coloração uniforme, densidade aumentada, maior dureza e durabilidade e que dispensa a posterior secagem das lâminas tratadas, empregando um processo inventivo que extrapola o conhecimento atual e que soluciona os problemas existentes no estado atual da técnica.

[026] O processo de tratamento ocorre em ambiente totalmente preenchido por vapor saturado, sob pressão ambiente. As lâminas passam por uma etapa de umidificação e pré-aquecimento e, na seqüência, passam pela etapa de queima, enquanto se deslocam pelo equipamento de tratamento.

[027] Após ingressar no equipamento de tratamento com o auxílio de roletes de alimentação, a lâmina passa pela etapa de umidificação e préaquecimento, na qual sofre a ação de jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido com temperaturas entre 100^oC e 250^oC.

[028] O tempo de exposição da lâmina na etapa de umidificação e préaquecimento varia de 30 segundos a 120 minutos, sendo que preferencialmente dura de 3 minutos a 30 minutos, dependendo da área de tratamento nesta etapa, ou seja, dependendo do número de jatos de vapor e da disposição destes jatos nesta área do equipamento.

[029] Estes jatos de vapor umidificam e aquecem a lâmina de madeira, melhorando a maleabilidade da lâmina e iniciando o alívio de suas tensões internas, o que prevenirá rachaduras, quebras, fissuras, torções e empenamentos na lâmina tratada e criará as condições para a obtenção da desejada estabilidade dimensional da lâmina.

[030] Em seguida, a lâmina segue para a etapa de queima, na qual passa entre duas fileiras de rolos que aplicam pressão e calor. Existe uma fileira de rolos abaixo da lâmina sob tratamento e outra fileira de rolos acima da lâmina. Entre cada uma das fileiras de rolos, existem vários jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido aplicando vapor com temperaturas entre 100^oC e 250^oC.

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6/16 [031] A quantidade de rolos e de jatos de vapor pode variar de acordo com a construção do equipamento, com o tipo de madeira a ser tratada e com a velocidade que se deseja imprimir ao processo de tratamento. Isto acontece porque, se tivermos um maior número de rolos e de jatos de vapor, a lâmina de madeira será tratada mais rapidamente e o processo terá uma capacidade e uma velocidade de produção maior em comparação com um equipamento com menor número de rolos e de jatos de vapor, considerando o tratamento de lâminas oriundas de uma mesma espécie de madeira.

[032] Além de aplicar calor sobre as lâminas, os jatos de vapor também auxiliam na limpeza dos rolos e na condução dos gases produzidos na queima para fora do equipamento de tratamento, que possui saídas para os gases em sua parte superior.

[033] A pressão e o calor aplicados pelos rolos em conjunto com o calor proveniente dos jatos de vapor permitem a produção de uma lâmina com excelente resistência ao ataque de agentes externos, coloração uniforme, excelente estabilidade dimensional, maior dureza e durabilidade, que dispensa a posterior secagem e que pode ter sua densidade aumentada.

[034] A queima da celulose, hemicelulose e lignina elimina os açúcares contidos na lâmina de madeira, o que evitará o ataque de agentes externos, tais como organismos xilófagos, fungos e insetos. Esta queima também será responsável pela obtenção de uma coloração uniforme em toda a lâmina tratada.

[035] A pressão aplicada pelos rolos sobre as lâminas pode variar entre 0,10kg/m e 50,00 kg/m , conforme a abrangência dos efeitos desejados para o tratamento.

[036] Para pressões entre 0,10 kg/m e 5,00 kg/m , a pressão e o calor transmitidos pelos rolos e o calor transmitido pelos jatos de vapor concluirão o alívio das tensões na lâmina, permitirão a obtenção de uma superfície mais lisa para a lâmina e resultarão na estabilidade dimensional da lâmina tratada,

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7/16 reduzindo em muito ou tornando praticamente inexistente a presença de empenamentos, torções e rachaduras na lâmina tratada.

[037] Para pressões entre 5,00 kg/m e 50,00 kg/m , a pressão e o calor transmitidos pelos rolos e o calor transmitido pelos jatos de vapor, além de consolidar o alívio das tensões na lâmina e gerar a estabilidade dimensional desejada, aumentarão a densidade da lâmina e sua dureza externa porque proporcionarão uma melhor acomodação das fibras da madeira e um posicionamento mais próximo destas fibras entre si, resultando em uma compactação das lâminas, pois a mesma massa de madeira estará acomodada em uma espessura menor da lâmina.

[038] Os rolos trabalham com temperaturas entre 100°C e 260°C, sendo que preferencialmente possuem temperatura entre 150°C e 180°C.

[039] Os jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido na etapa de queima operam com temperaturas entre 100^oC e 250^oC.

[040] A coloração da lâmina tratada será definida a partir da temperatura aplicada pelos rolos e pelos jatos de vapor. Uma determinada combinação de temperatura dos rolos e dos jatos de vapor resultará em uma certa coloração para as lâminas e outra combinação de temperatura dos rolos e dos jatos de vapor gerará outra coloração. Independente da coloração obtida, teremos sempre uma mesma coloração uniforme para cada combinação de temperatura dos rolos e dos jatos de vapor.

[041] Outro efeito do processo inventado decorre da aplicação de altas temperaturas e pressão na etapa de queima pois a umidade contida no interior da lâmina é expulsa em forma de vapor, o que deixa a lâmina tratada com umidade interna inferior a 12%, o que possibilita sua armazenagem direta, sem necessidade de secagem, e seu uso em etapas posteriores da indústria moveleira, como a colagem das placas para a produção de compensados, também sem uma posterior etapa de secagem.

[042] Dessa forma, com o processo de tratamento inventado, eliminase a necessidade de secagem das lâminas tratadas, gerando um grande ganho de

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8/16 produtividade por causa da redução de uma etapa do processo da cadeira produtiva e uma significativa redução de custos e de consumo de energia pois os secadores de madeira são equipamentos caros e que consomem muita energia.

[043] O tempo de duração da etapa de queima varia entre 30 segundos a 120 minutos, dependendo da quantidade de rolos e de jatos de vapor utilizados no processo de tratamento, o que influencia a velocidade de deslocamento das lâminas. Para uma mesma madeira, se tivermos mais rolos e mais jatos de vapor, maior será a velocidade de tratamento. Preferencialmente, o tempo de duração da etapa de queima será entre 3 minutos e 30 minutos.

[044] Os gases e a umidade no interior da lâmina serão expulsos transversalmente e por capilaridade porque as lâminas apresentam pequena espessura. Por esse motivo, o processo de tratamento pode ocorrer sob pressão ambiente sem qualquer dano à lâmina.

[045] Após a etapa de queima, a lâmina deixa o equipamento de tratamento, sendo guiada por roletes de saída.

[046] Conforme a necessidade, o equipamento pode ter mais jatos de vapor posicionados em outros pontos de seu interior para garantir que o ambiente interno esteja completamente preenchido por vapor saturado para evitar riscos de combustão espontânea no interior do equipamento.

[047] Os gases gerados no processo de tratamento podem sair do equipamento naturalmente ou podem sair por exaustão forçada, sendo que as saídas dos gases estão localizadas na parte superior do equipamento de tratamento.

[048] Após sua saída do equipamento, estes gases podem passar por separadores de água e gás, de forma que a água retorne ao processo e o gás seja recolhido, comprimido, armazenado e utilizado como combustível para o aquecimento dos rolos ou para a geração de vapor para o processo, fortalecendo os aspectos ecológicos e de sustentabilidade da invenção.

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9/16 [049] Os rolos podem ser aquecidos pela passagem, em seu interior, de vapor saturado, vapor super aquecido, óleo térmico e ainda podem ser aquecidos por resistências elétricas ou chama direta posicionada em seu interior.

[050] O processo inventado utiliza lâminas torneadas, faqueadas, serradas, lamelas ou lâminas desenroladas em pedaços ou lâminas contínuas com espessura variando entre 0,2 mm e 8,0 mm, sendo preferencialmente com espessura entre 1,5 mm e 3,0 mm.

[051] Estas lâminas podem ser oriundas de diversos tipos de madeira, seja com baixa, média ou alta densidade, obtidas ou não de reflorestamento, madeiras jovens, sendo utilizadas preferencialmente madeiras de média densidade, destacando-se o uso da teca, do pinus e do eucalipto.

[052] O processo permite a utilização de lâminas com qualquer nível de umidade, sendo que, preferencialmente, serão utilizadas lâminas recém cortadas com umidade de 100%.

[053] As lâminas tratadas são empregadas na fabricação de compensados e de lâminas decorativas, que são largamente utilizados na produção de móveis, portas, casas, navios, peças para o uso em ambientes externos, como em decks, jardins, cercas, pisos, postes, palanques.

[054] O processo inventado é bastante flexível em relação ao comprimento e à largura das lâminas sob tratamento. Os comprimentos preferencialmente estarão na faixa entre 2,30 m e 3,10 m e as larguras serão preferencialmente entre 1,30 m e 1,90m, mas são admitidas quaisquer larguras e quaisquer comprimentos.

[055] O tempo total de processo pode variar entre 1 minuto e 4 horas, mas preferencialmente estará entre 6 minutos e 60 minutos.

[056] Também é oportuno mencionar que, dependendo do resultado desejado para o tratamento das lâminas, é possível construir o equipamento com maior ou menor comprimento e com maior ou menor quantidade de rolos e de jatos de vapor.

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10/16 [057] Além disso, podemos ter uma ou mais lâminas em tratamento ao mesmo tempo. Isso pode ocorrer com uma lâmina posicionada atrás da outra ou pode ser feito com o uso de duas ou mais fileiras de jatos de vapor na etapa de umidificação e pré-aquecimento e com duas ou mais fileiras de rolos e jatos de vapor na etapa de queima, sendo que estas podem ser posicionadas lado a lado ou uma sobre a outra.

[058] As figuras a seguir têm por objetivo ilustrar e facilitar a compreensão sobre o processo inventado.

[059] A figura 1 mostra esquematicamente uma vista lateral das etapas do processo inventado, apresentando a lâmina de madeira (1), os roletes de alimentação (2), a etapa de umidificação e pré-aquecimento (3), os jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido (4) da etapa de umificação e préaquecimento, a etapa de queima (5), os rolos de queima (6), os jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido (7) da etapa de queima, os jatos de vapor adicionais (8) para garantir que o ambiente permaneça completamente preenchido com vapor saturado, as saídas (9) para os gases, o ambiente interno (10) do equipamento de tratamento completamente preenchido por vapor saturado, o equipamento de tratamento (11), os roletes de saída (12).

[060] A figura 2 mostra o equipamento com 2 fileiras de jatos de vapor na etapa de umidificação e pré-aquecimento e 2 fileiras de rolos e jatos de vapor na etapa de queima, possibilitando o tratamento simultâneo de mais lâminas de madeira.

[061] Com o propósito de trazer mais informações, o processo inventado será descrito com maiores detalhes a seguir.

[062] O processo inventado é aplicável a várias espécies de madeira com baixa, média ou alta densidade, obtidas ou não de reflorestamento e madeiras jovens, sendo que são utilizadas preferencialmente madeiras de média densidade, destacando-se o uso da teca, do pinus e do eucalipto.

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11/16 [063] As lâminas apresentam umidade entre 0% e 100% de sua massa, sendo que, preferencialmente, serão empregadas lâminas recém cortadas com umidade de 100%.

[064] As lâminas podem ser torneadas, faqueadas, serradas, lamelas ou lâminas desenroladas em pedaços ou lâminas contínuas com espessura variando entre 0,2 mm e 8,0 mm, sendo preferencialmente com espessura entre

1,5 mm e 3,0 mm, e os comprimentos preferencialmente estarão na faixa entre 2,30 m e 3,10 m e as larguras serão preferencialmente entre 1,30 m e 1,90m, mas são admitidas quaisquer larguras e quaisquer comprimentos.

[065] Com o ambiente interno (10) do equipamento totalmente preenchido por vapor saturado e sob pressão ambiente, uma a uma as lâminas (1) são admitidas no equipamento (11) para início do processo de tratamento.

[066] Puxadas pelos roletes de alimentação (2), as lâminas entram na etapa de umidificação e pré-aquecimento (3), recebendo a aplicação de jatos de vapor (4) saturado ou vapor super aquecido com temperaturas entre 100^oC e 250^oC.

[067] O tempo que as lâminas atravessam a etapa de umidificação e pré-aquecimento depende da área de tratamento nesta etapa, ou seja, depende do número de jatos de vapor e da disposição destes jatos nesta área do equipamento, e pode variar entre 30 segundos e 120 minutos, sendo que preferencialmente demora entre 3 minutos e 30 minutos.

[068] Nesta etapa do processo inventado, os jatos de vapor umidificam e aquecem as lâminas, tornando-as mais maleáveis e iniciando o alívio de suas tensões internas, o que auxiliará na prevenção de rachaduras, quebras, fissuras, torções e empenamentos nas lâminas tratadas e auxiliará na obtenção da desejada estabilidade dimensional das lâminas.

[069] Em seguida, as lâminas ingressam na etapa de queima (5), na qual passarão entre 2 fileiras de rolos (6), que aplicam pressão e calor sobre as lâminas, e sofrerão a ação de jatos de vapor (7) saturado ou de vapor super aquecido.

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12/16 [070] Os rolos ficam dispostos acima e abaixo das lâminas em tratamento e os jatos de vapor (7) ficam posicionados entre os rolos (6). Os rolos operam com temperaturas entre 100°C e 260°C, sendo que preferencialmente possuem temperatura entre 150°C e 180°C, e os jatos aplicam vapor saturado ou vapor super aquecido com temperaturas entre 100^oC e 250^oC sobre as lâminas.

[071] A quantidade de rolos e de jatos de vapor pode variar de acordo com a construção do equipamento, com o tipo de madeira a ser tratada e com a velocidade que se deseja imprimir ao processo de tratamento. Se tivermos um maior número de rolos e de jatos de vapor, a lâmina de madeira será tratada mais rapidamente e o processo terá uma capacidade e uma velocidade de produção maior em comparação com um equipamento com menor número de rolos e de jatos de vapor, considerando o tratamento de lâminas oriundas de uma mesma espécie de madeira.

[072] Além de aplicar calor sobre as lâminas, os jatos de vapor servem para auxiliar na limpeza dos rolos e na condução dos gases produzidos na queima para fora do equipamento de tratamento de tratamento, que possui saídas para os gases em sua parte superior.

[073] Nesta etapa do processo inventado, a pressão e o calor transmitidos pelos rolos (6) juntamente com o calor aplicado pelos jatos de vapor (7) promovem a queima uniforme da celulose, hemicelulose e lignina das lâminas de madeira, o que conferirá uma coloração uniforme em toda a lâmina tratada; aumentará sua resistência ao ataque de agentes externos, tais como organismos xilófagos, fungos e insetos, pois eliminará os açúcares contidos nas lâminas, os quais são procurados por estes organismos para se alimentarem; e trará maior durabilidade às lâminas tratadas.

[074] A coloração da lâmina tratada será definida a partir da temperatura dos rolos e dos jatos de vapor. Para uma mesma espécie de madeira, uma certa combinação de temperatura dos rolos e dos jatos de vapor resultarão em uma determinada coloração para as lâminas e outra combinação de temperaturas produzirá outra coloração. Independente da coloração obtida,

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13/16 teremos sempre uma mesma coloração uniforme para cada combinação de temperatura dos rolos e dos jatos de vapor.

[075] A pressão aplicada pelos rolos sobre as lâminas pode variar 2 2 entre 0,10kg/m e 50,00 kg/m , proporcionando resultados importantes no processo de tratamento.

[076] Se as pressões ficam entre 0,10 kg/m e 5,00 kg/m , a aplicação desta pressão em conjunto com o calor transmitido pelos rolos e com o calor transmitido pelos jatos de vapor concluirão o alívio das tensões na lâmina, permitirão a obtenção de uma superfície mais lisa para a lâmina tratada e resultarão na estabilidade dimensional da lâmina tratada, reduzindo muito ou tornando praticamente inexistente a presença de empenamentos, torções e rachaduras nas lâminas tratadas.

[077] Caso as pressões fiquem entre 5,00 kg/m² e 50,00 kg/m², teremos um outro efeito adicional sobre as lâminas tratadas pois, além de consolidar o alívio das tensões nas lâminas e gerar a estabilidade dimensional desejada, esta pressão associada ao calor transmitido pelos rolos e ao calor transmitido pelos jatos de vapor aumentará a densidade da lâmina e sua dureza externa. Isso ocorre porque haverá uma melhor acomodação das fibras da madeira e um posicionamento mais próximo das fibras entre si, resultando em uma compactação das lâminas, pois a mesma massa de madeira estará acomodada em uma espessura menor da lâmina.

[078] Na etapa de queima, temos também que a umidade contida no interior da lâmina é expulsa sob a forma de vapor devido à aplicação de altas temperaturas e de pressão nesta etapa do tratamento.

[079] Com isso, as lâminas tratadas ficam com umidade interna inferior a 12%, o que dispensa a necessidade de secagem após o processo pois, com este nível de umidade interna, as lâminas já podem ser armazenadas e podem ser utilizadas em etapas posteriores da indústria moveleira, como a colagem das placas para a produção de compensados, sem requerer secagem posterior ao processo inventado.

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14/16 [080] A umidade no interior da lâmina e os gases resultantes da queima da celulose, hemicelulose e lignina são expulsos transversalmente e por capilaridade porque as lâminas apresentam pequena espessura, o que possibilita que o processo de tratamento ocorra sob pressão ambiente, sem danificar a lâmina de madeira.

[081] O tempo de duração da etapa de queima varia entre 30 segundos e 120 minutos dependendo da quantidade de rolos e de jatos de vapor, que influenciam a velocidade de deslocamento das lâminas. Para uma mesma madeira, se tivermos mais rolos e mais jatos de vapor, maior será a velocidade de tratamento. Preferencialmente, o tempo de duração da etapa de queima estará entre 3 minutos e 30 minutos.

[082] Após a etapa de queima, as lâminas são puxadas por roletes de saída (12) e deixam o equipamento de tratamento.

[083] O tempo total de processo pode variar entre 1 minuto e 4 horas, mas preferencialmente estará entre 6 minutos e 60 minutos.

[084] Para garantir que o ambiente interno do equipamento esteja sempre completamente preenchido por vapor saturado, evitando riscos de combustão espontânea causada pelo gás metano resultante da queima da celulose, hemicelulose e lignina, o equipamento (11) pode conter jatos de vapor (8) adicionais posicionados em outros pontos em seu interior.

[085] Os gases provenientes do processo de tratamento podem sair do equipamento naturalmente ou podem sair por exaustão forçada, sendo que as saídas dos gases (9) estão localizadas na parte superior do equipamento de tratamento.

[086] Após sua saída do equipamento, estes gases podem passar por separadores de água e gás, de forma que a água retorne ao processo e o gás seja recolhido, comprimido, armazenado e utilizado como combustível para o aquecimento dos rolos ou para a geração de vapor para o processo, fortalecendo os aspectos ecológicos e de sustentabilidade da invenção.

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15/16 [087] Os rolos podem ser aquecidos pela passagem, em seu interior, de vapor saturado, vapor super aquecido, óleo térmico e ainda podem ser aquecidos por resistências elétricas ou chama direta posicionada em seu interior.

[088] O processo de tratamento é bastante flexível e está previsto que uma ou mais lâminas podem estar sob tratamento ao mesmo tempo. Isso pode ocorrer com uma lâmina posicionada atrás da outra ou pode ser feito com o uso de duas ou mais fileiras de jatos de vapor na etapa de umidificação e préaquecimento e com duas ou mais fileiras de rolos e jatos de vapor na etapa de queima, sendo que estas podem ser posicionadas lado a lado ou uma sobre a outra, conforme pode ser visualizado pela figura 2.

[089] O processo inventado consegue resolver os problemas do estado da técnica e contribuir para a ampliação deste campo do conhecimento humano, apresentando uma forma nova e original de produzir lâminas de madeira com elevada resistência a agentes externos, excelente estabilidade dimensional, coloração uniforme, densidade aumentada, maior dureza e durabilidade e que dispensa a posterior secagem das lâminas tratadas.

[090] Em razão de suas características, o processo de tratamento inventado apresenta diversas vantagens.

[091] Com a obtenção de uma coloração uniforme para as lâminas é possível utilizar madeiras jovens, obtidas de reflorestamento, em várias aplicações e em vários mercados, permitindo seu uso no lugar de uma madeira adulta da mesma espécie ou no lugar de outro tipo de madeira considerada mais nobre.

[092] Outra vantagem é que a queima da celulose, da hemicelulose e da lignina aumenta da resistência da lâmina ao ataque de fungos, insetos e outros microorganismos porque estes agentes degradantes da madeira são atraídos pelos açúcares contidos nestas estruturas e a queima destes açúcares afasta o objeto de atração de fungos, de insetos e de outros microorganismos, aumentando também a durabilidade da lâmina tratada.

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16/16 [093] A aplicação combinada de calor pelos jatos de vapor da etapa de umidificação e pré-aquecimento associada à aplicação de pressão e calor pelos rolos e pelo calor aplicado pelos jatos de vapor na etapa de queima possibilita a produção de lâminas com excelente estabilidade dimensional e maior dureza.

[094] Além disso, conforme a pressão aplicada na etapa de queima, é possível produzir lâminas com densidade aumentada.

[095] Outra vantagem decorre do fato da lâmina tratada sair do processo com umidade inferior a 12%, o que dispensa uma etapa de secagem após o tratamento da lâmina.

[096] Como os secadores de madeira são equipamentos caros e que consomem muita energia, o processo inventado consegue reduzir muito os custos de produção das lâminas de madeira.

[097] O uso de lâminas com qualquer umidade e, preferencialmente, com umidade de 100%, também representa uma redução significativa de custos porque dispensa a secagem inicial das lâminas, que utiliza equipamentos caros e consomem muita energia.

[098] O reaproveitamento da água e do gás metano resultante da queima da celulose, hemicelulose e lignina torna o processo mais ecológico, sustentável e econômico.

[099] O uso de pressão ambiente para realizar o tratamento das lâminas gera o benefício de termos um processo de tratamento com menor custo de equipamento.

[100] Assim, é possível obter uma lâmina de madeira tratada com características que atendem às necessidades do mercado e que pode substituir lâminas de madeira que eram obtidas de madeiras nobres.

Claims (19)

1. REIVINDICAÇÕES

   1 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA caracterizado pelas lâminas serem tratadas em um ambiente totalmente preenchido com vapor saturado, sob pressão ambiente, e serem submetidas, enquanto se deslocam pelo equipamento de tratamento, a uma etapa de umidificação e pré-aquecimento com a aplicação de vapor saturado ou vapor super aquecido com temperaturas entre 100^oC e 250^oC e, em seguida, passarem por uma etapa de queima da celulose, hemicelulose e lignina, na qual existe a atuação em conjunto de duas fileiras de rolos, que aplicam pressão e calor sobre as lâminas, e a atuação de jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido com temperaturas entre 100^oC e 250^oC, que também aplicam calor sobre estas mesmas lâminas.
2. 2 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelo tempo de exposição da lâmina de madeira na etapa de umidificação e pré-aquecimento variar de 30 segundos a 120 minutos, sendo que preferencialmente dura de 3 minutos a 30 minutos, dependendo do número de jatos de vapor e da disposição destes jatos nesta etapa do processo.
3. 3 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelos jatos de vapor umidificarem e aquecerem as lâminas de madeira, melhorando a maleabilidade da lâmina e iniciando o alívio de suas tensões internas.
4. 4 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela existência, na etapa de queima, de uma fileira de rolos abaixo da lâmina sob tratamento e outra fileira de rolos acima da lâmina e, entre cada uma destas fileiras de rolos, existirem vários jatos de vapor saturado ou de vapor super aquecido.

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5. 5 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelos jatos de vapor, na etapa de queima, também auxiliarem na limpeza dos rolos e na condução dos gases produzidos na queima para fora do equipamento de tratamento.
6. 6 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelos rolos, na etapa de queima, trabalharem com temperaturas entre 100°C e 260°C, sendo que preferencialmente trabalham com temperaturas entre 150°C e 180°C, e aplicarem sobre as lâminas pressão variando entre 0,10kg/m e 50,00 kg/m .
7. 7 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela aplicação de calor e de pressão pelos rolos, na faixa entre 0,10kg/m e 5,00 kg/m , em conjunto com a aplicação de calor por parte dos jatos de vapor produzir uma lâmina tratada com excelente estabilidade dimensional, superfície lisa e maior durabilidade.
8. 8 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela aplicação de calor e de pressão entre 5,0kg/m² e 50,00 kg/m² pelos rolos em conjunto com a aplicação de calor por parte dos jatos de vapor produzir uma lâmina tratada de densidade aumentada e maior dureza externa, além de excelente estabilidade dimensional, superfície lisa e maior durabilidade.
9. 9 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela aplicação de pressão e calor por parte dos rolos em conjunto com a aplicação de calor por parte dos jatos de vapor promover a queima da celulose, hemicelulose e lignina da lâmina de madeira e produzir uma coloração uniforme na lâmina tratada, uma excelente resistência a agentes externos e maior durabilidade.
10. 10 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela lâmina tratada ter umidade interna inferior a 12% e dispensar uma posterior etapa secagem.

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11. 11 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelo tempo de exposição da lâmina de madeira na etapa de queima variar de 30 segundos a 120 minutos, sendo que preferencialmente dura de 3 minutos a 30 minutos, e pelo tempo total do processo de tratamento variar entre 1 minuto e 4 horas, sendo preferencialmente entre 6 minutos e 60 minutos.
12. 12 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelas lâminas empregadas no processo serem torneadas, faqueadas, serradas, lamelas ou lâminas desenroladas em pedaços ou lâminas contínuas com espessura variando entre 0,2 mm e 8,0 mm, sendo preferencialmente com espessura entre 1,5 mm e 3,0 mm, oriundas de diversos tipos de madeira, seja com baixa, média ou alta densidade, obtidas ou não de reflorestamento, madeiras jovens, sendo utilizadas preferencialmente madeiras de média densidade, destacando-se o uso da teca, do pinus e do eucalipto.
13. 13 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelas lâminas utilizadas no processo poderem ter nível de umidade entre 0% e 100%, sendo que, preferencialmente, serão utilizadas lâminas recém cortadas com umidade de 100%, e poderem apresentar qualquer tamanho de largura e qualquer tamanho de comprimento, sendo que preferencialmente terão comprimentos na faixa entre 2,30 m e 3,10 m e larguras preferencialmente entre 1,30 m e 1,90m.
14. 14 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelos rolos serem aquecidos pela passagem, em seu interior, de vapor saturado, vapor super aquecido, óleo térmico ou serem aquecidos por resistências elétricas ou chama direta posicionada em seu interior.
15. 15 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelo equipamento de

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    4/4 tratamento poder ter jatos de vapor posicionados em outros pontos de seu interior para manter o ambiente completamente preenchido por vapor saturado.
16. 16 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE

    MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela umidade interna da lâmina e pelos gases da queima da celulose, hemicelulose e lignina serem expulsos transversalmente e por capilaridade.
17. 17 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE

    MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pelos gases resultantes da queima da celulose, hemicelulose e lignina sairem do equipamento de tratamento naturalmente ou por exaustão forçada, através das saídas de gases localizadas na parte superior do equipamento e passarem por separadores de água e gás, de forma que a água volte ao processo e o gás seja recolhido, comprimido, armazenado e utilizado como combustível para o aquecimento dos rolos ou para a geração de vapor.
18. 18 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE

    MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela possibilidade de ocorrer o tratamento de uma ou mais lâminas ao mesmo tempo.
19. 19 - PROCESSO DE TRATAMENTO DE LÂMINAS DE

    MADEIRA, conforme reivindicação 1, caracterizado pela possibilidade do equipamento ser escalonável, podendo ter a quantidade de rolos e de jatos de vapor conforme o tipo de madeira a ser tratada e conforme a velocidade que se deseja imprimir ao processo de tratamento.