TEMA 3. INDUSTRIA DE TABLEROS DE PARTICULAS

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1 TEMA 3. INDUSTRIA DE TABLEROS DE PARTICULAS OBJETIVOS: Conocer las fases del proceso de fabricación del tablero de partículas, la maquinaria utilizada, los requisitos de calidad de la materia prima, las características del producto final y sus aplicaciones Definición y tipos de tableros de partículas Línea de flujo de materiales Materias primas Descortezado Preparación de la madera Fabricación de partículas Secado y Clasificación de las partículas Encolado Fabricación del tablero Preprensado y prensado Canteado y acabado del tablero Propiedades de los tableros de partículas y aplicaciones.

2 3.1. DEFINICIÓN Y TIPOS DE TABLEROS DE FIBRAS. Evolución del consumo de materias primas El tablero formado por partículas de madera u otro material leñoso, aglomeradas entre si mediante un adhesivo, presión y calor. Materias primas de densidad < 0,6 gr/cm 3

3 3.6. FABRICACIÓN DEL TABLERO CLASIFICACIÓN DE LOS TABLEROS Y FORMACIÓN DE LA MANTA. * Por su peso específico. - ligeros: de 0,25 a 0,40 gr/cm 3, espesor < 20 mm. - medios: de 0,40 a 0,80 gr/cm 3 de 12 a 24 mm - pesados: de 0,80 a 1,20 gr/cm 3 de 4 a 8 mm * Por el proceso de prensado. l) Prensado plano. PP 2) Procedimiento de extrusión. PE * Por la distribución de las partículas. 1) Tableros de una sola capa.- 2) Tableros de capas múltiples.- PP/3 3) Distribución continua de partículas PP/DC.

4 3.2. LINEA DE FLUJO DE MATERIALES MOLINOS

5 8.10. LÍNEA DE FLUJO DE TABLEROS DE DE PARTICULAS DE 3 CAPAS Astillas PARQUE DE MADERA: Astillas, palets, restos de podas, troncos con corteza.. DESCORTEZADO (Descortezadora de tambor) (*)ASTILLADO (ASTILLADORAS) ELIMINACIÓN DE HIERROS, PIEDRAS... (Detector magnético,cintas inmantadas, etc) (*) CLASIFICACIÓN DE ASTILLAS ( TAMICES) (*) DIMENSIONADO DE LAS PARTÍCULAS (MOLINOS) Partículas SECADO DE LAS PARTÍCULAS (SECADERO) CLASIFICACIÓN DE LAS PARTÍCULAS Y ALMACEN (TAMICES y SILOS) INCORPORACIÓN DE ADITIVOS (ENCOLADORAS) (UF ó UMF, Aceites, Cargas... en 1%) FORMADORA DE LA MANTA (FORMADORAS: Control altura(e) y densidad con sensores) PREPRENSADO (8-10 kg/cm 2 ) PRENSADO (100 ºC y kg/cm 2 Prensa monohueco o multihueco) ACONDICIONADO O ENFRIADO ACABADO (ESCUADRADO Y LIJADO) Y EMBALADO

6 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Las partículas de madera y sus características La resistencia del tablero depende de: 1. La resistencia de la propia madera a) Especie de madera b) Densidad c) Humedad 2. El efecto de transmisión de esta resistencia al tablero formado. a) Tipo de cola b) Forma del encolado c) Características de las partículas (planas y en dirección de la fibra). Klauditz demostró la importancia de la longitud, anchura y espesor, y en especial la relación n entre longitud y espesor, a la cual le dio el nombre de coeficiente de esbeltez ( ). Coeficiente de esbeltez específico a la siguiente expresión: L/E = (longitud de partículas (mm) / espesor (mm)) peso específico madera gr/cm 3 )

7 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Las partículas de madera y sus características Coeficiente oeficiente de esbeltez (l/e) (60-120) 120). Para valores > 200: * Longitud excesivamente elevada...partículas pluma,, secado, encolado,.. * Espesor excesivamente bajo...inconvenientes económicos y técnicos t polvo y dosis de cola (gramos/m2 de partícula). Capa media: mm (L), mm (A), 0,3-0,8 0,8 mm (Espesor) Capa externa: mm (L), mm (A), 0,1-0,2 0,2 mm (Espesor) Tabla. Influencia del espesor en la resistencia a la flexión n para un tablero de pino con una densidad de 0, 55 gr/cm 3, longitud de las partículas 35 mm.

8 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera En la industria de tableros existe, actualmente, gran variedad de astilladoras adecuadas a las distintas materias primas disponibles. Los diferentes tipos pueden agruparse de la siguiente forma: l. Astilladora de cuchillas sobre disco rotativo horizontal. 2. Astilladora de cuchillas sobre disco rotativo vertical. 3. Astilladora de cuchillas sobre cilindro o eje también llamadas de tambor. 4. Molino con anillo de cuchillas Con cuchillas fijas (Condux) Con cuchillas giratorias (Pallmann) 5. Molino de martillos 6. Molino de dientes Partículas Astillas 7. Molinos de material reciclado dos cilindros con elementos cortantes (muelas) Similar al molino de dientes.

9 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera. Tipos de astilladoras: l. Astilladora de cuchillas sobre disco rotativo horizontal. 2. Astilladora de cuchillas sobre disco rotativo vertical. 3. Astilladora de cuchillas sobre cilindro o eje también llamadas de tambor.. En la mayoría de estas astilladoras las astillas que se obtienen deben pasar a por molinos para la obtención de partículas Astilladora de cuchillas sobre disco vertical Astilladora de cuchillas sobre cilindro o astilladoras de tambor

10 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera, astilladoras Las cuchillas están n dispuestas en el exterior de un cilindro (semejante al regrueso) Obtención n de astillas (partículas en algún n caso) a partir de madera en rollo y costeros principalmente.

11 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera, molinos.. 4. Molino con anillo de cuchillas. * Con cuchillas fijas sistema Condux. (imagen). * Con cuchillas giratorias sistema Pallmann.. 5. Molino triturador o de martillo.. 6. Molino de dientes Rotor de varilla Anillo de Cuchillas Astillas Partículas Partículas Molino de cuchillas Condux

12 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera 4. Molino con anillo de cuchillas. Sistema Pallmann y Condux Estos molinos producen partículas a partir de astillas de otras industrias (serrerías y carpinterías). as). Constan de un anillo de cuchillas y un rotor o rueda centrífuga. anillo de cuchillas y rotor ambos móvilesm (sistema Pallmann) con anillo de cuchillas fijo y rotor de varilla (sistema Condux). Molino de cuchillas Pallamann

13 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera 5. Molino triturador o de martillo. Los elementos fragmentadores son martillos o pesos sujetos a un rotor. Al girar golpean las astillas y se las obliga a pasar por las perforaciones de la carcasa. Se utilizan para reducir el tamaño de astillas. No tiene elementos afilados pues el desmenuzado lo realiza por trituración y no por corte. La fragmentación se produce por hienda de las astillas, disminuyendo el ancho y el grueso. Uniformidad de las partículas depende: Suministro constante, tipo de perforación, Dosificación de alimentación, humedad y Velocidad de extracción. Molino de martillo

14 3.2. FABRICACIÓN DE PARTÍCULAS (1/4) Fabricación de partículas de madera 6. Molino de dientes. Este molino produce unas partículas con una granulometría más fina, muy adecuadas para las caras del tablero (capas exteriores). La fragmentación se produce al pasar las astillas entre los dientes (o álabes) de un disco fijo y otro giratorio enfrentados entre sí. La alimentación se realiza en el centro donde los dientes son más grandes. Este tamaño disminuye hasta la periferia donde aumenta el nº de los mismos. Se puede regular la geometría de las partículas cambiando el tamaño y separación de los álabes. 7. Molinos de material reciclado Molino de dientes

15 3.3. ALMACENAMIENTO DE PARTÍCULAS SILOS DE PARTÍCULAS. Los silos se utilizan y sirven para almacenar las partículas o regular la producción entre máquinas existen dos clases. * SILOS HÚMEDOS sirve de almacenamiento y regulación entre las astilladoras y el secado, almacenado por consiguiente partículas húmedas. * SILOS SECOS se colocan entre el secado y encoladora, De esta forma se consigue una homogeneización y dosificación, adecuada entre las mencionadas máquinas, consiguiéndose un flujo continuo de material.

16 3.3. ALMACENAMIENTO DE PARTÍCULAS SILOS DE PARTÍCULAS. Entrada de partículas Silo con dosificación por volumen y peso. Proceso discontinuo Sensores de control de llenado (3) Balanza Proceso continuo Bandas de transporte Con control de espesor y densidad

17 3.4. SECADO Y CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS SECADO. Las repercusiones que la humedad de las partículas tiene en la tecnología del tablero se aprecia principalmente en el prensado. La variación de humedad influye sensiblemente en el grueso y en la calidad del tablero producido. La práctica ha demostrado la necesidad de secar las partículas entorno al 5% (1,5 ó 2%). Control de la humedad con higrómetros de resistencia o de capacidad. El control del secadero se realiza de forma monitorizada por ordenadores que controlan tanto el funcionamiento del horno de combustión que genera el calor necesario para el secado, como los silos, la alimentación y salida del secadero. * Secaderos por contacto indirecto. * Secaderos por contacto directo.

18 3.4. SECADO Y CLASI-FICACIÓN DE PARTÍCULAS SECADO Secadero de tambor y transporte de astillas por paletas o secadero por calentamiento indirecto. Intercambio de calor a través de tuberías por las que circula vapor sobrecalentado o fluido térmico. Las partículas son arrastradas por álabes que las hacen caer entre los tubos Sólo se utiliza en pequeñas instalaciones por su lentitud. Se elimina el riesgo de incendio Entrada de partículas Chimenea Entrada de partículas Salida de partículas Salida de partículas

19 Secadero de suspensión o por contacto directo Secaderos horizontales, con trayectoria helicoidal de las partículas que se enfrentan directamente con el aire caliente. El control del secado de las partículas se realiza variando el caudal y/o la temperatura del aire inyectado en el secadero. Las condiciones de humedad de las partículas se controla a través de un ordenador a la salida del secadero. Salida de vapor Quemador Toberas de aire Caliente <530º C Salida de partículas Entrada de partículas

20 3.4. SECADO Y CLASI-FICACIÓN DE PARTÍCULAS SECADO Secadero de tambor y transporte de astillas por aire caliente o por contacto directo. Salida de gases Entrada de partículas Salida de partículas secas

21 3.4. SECADO Y CLASI-FICACIÓN DE PARTÍCULAS SECADO Instalaciones del secadero de tambor o por contacto directo

22 3.4. SECADO Y CLASIFICACIÓN DE PARTÍCULAS CLASIFICACIÓN. 1. Eliminar las impurezas como sílice y polvo que originan un gasto enorme de cola y la disminución de resistencia en el tablero. 2. Proporcionar partículas finas para obtener una superficie lisa y tupida en las capas externas. Existen tres procedimientos principales de clasificación: 1. Clasificación por cribado. (el más utilizado) 2. Clasificación por ventilación. 3. Clasificación por proyección.

23 1. Clasificación por cribado Uso de la clasificación por cribado para las partículas de la capa media, eliminando el polvo (empleo limitado) Solo se utiliza para partículas de caras cuando existe la seguridad de la uniformidad de grosor. Formada por dos o tres tamices de diferente malla, inclinados y con descarga independiente. Salida partículas capa media Salida partículas finas

24 2. Clasificación por ventilación Se realiza soplando por varias toberas en paralelo y produciendo un flujo uniforme de aire contra una cortina de partículas. Las partículas más m s finas se proyectan a más m s distancia Las más m s gruesa sólo s se mueven, un poco, horizontalmente. Este sistema se incluye dentro de muchas formadoras Salida partículas finas Entrada de partículas Tamiz Salida partículas capa media 3. Clasificación por proyección Salida partículas gruesas Se puede producir la proyección n mediante un cilindro giratorio que impulsa las partículas describiendo una parábola, proyectándose las más m s pesadas a mayor distancia. Se verá en las formadoras por proyección

25 3.5. ENCOLADORAS El encolado es una de las partes más importantes: La cola es el producto más caro del tablero Eleva el peso específico final Dificulta el mecanizado en la segunda transformación. Es muy importante lograr la distribución uniforme en toda la superficie de las partículas para conseguir la máxima adhesión. Se utilizan mezclas con una baja viscosidad (al 50%) que permiten la pulverización y proyección en gotas muy finas. En el momento de la pulverización, las partículas deben estar girando, así exponen toda su superficie a las gotas de cola. El espesor de la película no tiene tanta importancia como el conseguir el máximo de contacto en las superficies a unir. Esto puede conseguirse con películas de 1 micra de espesor, siempre y cuando se le aplique la presión necesaria para obtener un contacto adecuado durante el proceso.

26 El adhesivo más utilizado es la urea-formaldehído, sólo o en combinación con melamina-formaldehido. Para tableros resistentes a la humedad se utilizan las colas fenólicas, aunque la temperatura de fraguado sube a 160º, lo que hace que la producción sea baja y costosa. ENCOLADORA CONTINUA Es el procedimiento que más se emplea. La cola se pulveriza a través de unas boquillas y la cantidad de cola se calcula por métodos electrónicos dependiendo del peso de las partículas que entran en la encoladora en cada momento.

27 3.6. FABRICACIÓN DEL TABLERO CLASIFICACIÓN DE LOS TABLEROS Y FORMACIÓN DE LA MANTA. * Por su peso específico. - ligeros: de 0,25 a 0.40 gr/cm 3, espesor hasta 20 mm. - medios: de 0,40 a 0,80 gr/cm 3 de 12 a 24 mm - pesados: de 0,80 a 1,20 gr/cm 3 de 4 a 8 mm * Por el proceso de prensado. l) Prensado plano.- 2) Procedimiento de extrusión. * Por la distribución de las partículas. 1) Tableros de una sola capa.- 2) Tableros de capas múltiples.- 3) Distribución continua de partículas PP/DC.

28 3.6. FORMADORAS. Tableros de 3 capas - Estabilidad dimensional. - Ennoblecido del tablero. - Razones económicas

29 3.6. FORMADORAS. Características de los tableros: regularidad de su formación (regularidad del peso específico). Distribuidoras de partículas, esparcidoras o formadoras. 3 capas: superficie excelente pero una mayor inversión si se utilizan 2 líneas de producción para cada tipo de partículas. 1. Clasificación n de las partículas encoladas por criba Instalaciones modestas Una sola encoladora Clasificación después de la encoladora pasan por una clasificadora oscilante separando las partículas por grosores. Entrada partículas capa media (4) Entrada partículas capas exteri(1

30 2. Clasificación y distribución simultanea por proyección Formación mediante dos distribuidores. Cada uno de los rodillos lanza las partículas en sentido contrario, las más finas sobre la bandeja y las más gruesas más lejos. La segunda esparcidora lo hace al contrario.

31 2. Clasificación y distribución simultanea por ventilación Similar al anterior, la clasificación y distribución por medio de ventilación. La dificultad de esta máquina es la perfecta distribución del aire.

32 3.7. PREPRENSADO. 1. Aumentar la consistencia de la manta...transporte. 2. Reducir el volumen de la manta y por tanto su espesor...menor tiempo de cierre. La altura de la manta depende de la forma de las partículas, especie (densidad) y espesor final de tablero. Tablero de 20 mm de espesor y 0,6 g/cm 3 MANTA ALTURA O ESPESOR (mm DENSIDAD (g/cm 3 ) Formadora 100 0,12 Preprensa 60 0,20 Prensa 20 0,60 Preprensa de un solo plato sin calefacción con el plato superior móvil e inferior fijo (Proceso discontinuo) o en una preprensa fija sobre cintas móviles (Proceso en continuo). Presión de 8 a 10 Kg/cm 2 Prensa Preprensa

33 3.8. PRENSADO. 1. Proceso Mecánico. Disminución de los poros y aumento de los puntos de contacto entre las partículas, deformación de las partículas por flexión y compresión. Compresión o cierre de la prensa en el menor tiempo posible < 1 minuto 2. Proceso de Calentamiento. Favorece el proceso mecánico y acelera el proceso químico de policondensación de la resina. Penetración de calor en el interior del tablero mediante elevación de la temperatura y frenado de la salida de vapor por la presión de la prensa. 3. Proceso químico. Fraguado o solidificación de la resina. Al final del proceso químico se reduce la presión dando lugar a la salida de vapor. Presión 16 a 18 Kg/cm 2, 120ºC, Tiempo cierre 1 min Tiempo cierre 2 min Tiempo de cierre 4 min

34 3.8. PRENSADO. 1. Prensa continua, prensado entre dos cintas de acero. (en tableros Losan, Partículas fino) 2. Prensado por extrusión. Tableros extrusionados. 3. Prensa monohueco de un solo piso de hasta 30 m de longitud. (tableros MDF, TAFISA) 4. Prensa multihueco o de varios huecos 14 a 18 huecos y 10 m de longitud. (tableros PP/3, TAFISA) APILADO EN CALIENTE DE LOS TABLEROS A LA SALIDA DE LA PRENSA (> Rf, < Rt, manchas ENFRIADO DE LOS TABLEROS A LA SALIDA DE LA PRENSA Platos de las prensas son gruesos de acero especial, bien cepillados y con un sistema de calefacción Prensa multihueco

35 3.9. ACONDICIONADO Y ACABADOS. 1. Humedad estándar 9 ± 2% almacenado durante 5 a 8 días antes del dimensionado final 2. Dimensiones estándar: longitud ± 5 ó 2mm, anchura ± 2 mm, grueso ± 0,75 a ± 0,3 mm 3. Superficie lisa y uniforme (Lijadoras). Escuadradoras o canteadoras (6) y lijadoras (8,11), apiladoras, control de calidad control magnético (4). Los recortes representan del 2,5 al 10% de la superficie del tablero, se trituran y se utilizan en la capa media del tablero, o se queman en una caldera. Canteadora o Escuadradora Lijadora

36 3.9. ACONDICIONADO Y ACABADOS. Rodillos de presión * Lijadoras de banda. * Lijadoras de rodillos. Lijadoras de una sola cara o de dos caras. Rodillos de lijado (1) Cilindros o bandas recubiertas de papel esmeril Nº de lija 60, 80, 100, etc Lijadora de Rodillos Lijadora de Banda

37 8.14. PROPIEDADES DE LOS TABLEROS DE PARTICULAS Y APLICACIONES. - Se trata de un material dimensionalmente muy estable (puede ser más que la madera sólida). - Conductividad térmica y Aislamiento acústico similar a la madera maciza. -Comportamiento al fuego, con tratamientos ignífugos pueden llegar a clasificaciones M4 (Fácilmente inflamable e < 14 mm) y M2, M1(Difícilmente inflamable, no inflamable si son ignífugos). - Respecto a las propiedades mecánicas para un tablero de 12 a 19 mm de espesor: * Resistencia a flexión >160 Kg/cm 2. Menos resistente que el tablero MDF. * Resistencia a tracción >3,5Kg/cm 2. Menos resistente que el tablero MDF. * Resistencia al arranque de tornillos. Las aplicaciones de los tableros de partículas son muy amplias y variadas: - P1 y P2 Fabricación de puertas, muebles en general (en ambiente seco). - P3 Tableros no estructurales utilizados en ambiente húmedo. -P4 Tableros estructurales utilizados en ambiente seco (divisiones interiores, tabiques, prefabricados,..). - P5 Tableros estructurales utilizados en ambiente húmedo -P6 Y P7 Tableros estructurales utilizados en ambiente seco y húmedo respec. Los tableros de partículas de espesores bajos se utilizan en: - Fabricación de muebles (traseras de cajones y aparatos eléctricos). - Industria del automóvil, puertas planas.