A Máquina Hatschek
Princípio de funcionamento, papel das fibras e parâmetros críticos na produção de placas de fibrocimento sem amianto
1. O que é uma máquina Hatschek?
A máquina Hatschek é um sistema de produção contínua utilizado na fabricação de placas e perfis de fibrocimento. Seu princípio deriva das tecnologias de filtração e formação de papel: uma suspensão aquosa diluída de cimento, cargas minerais, fibras e aditivos é filtrada em cilindros rotativos revestidos com tela. Os sólidos retidos formam películas muito finas, que são posteriormente transferidas para um feltro contínuo e sobrepostas no cilindro formador até atingir a espessura desejada [1-3].
Nas formulações modernas sem amianto, o sistema exige um controle cuidadoso da preparação das matérias-primas, da dispersão das fibras, da floculação, da drenagem e das pressões de contato. A simples substituição do amianto por fibras alternativas, sem adaptar a formulação e o equipamento, pode causar aglomeração das fibras, perda de finos, delaminação e instabilidade de produção [1].
2. Princípio de funcionamento
Preparação e dispersão
A celulose, a fibra de PVA e os componentes minerais devem ser preparados e dispersos em condições controladas. A celulose normalmente requer refino e hidratação adequados, enquanto as fibras sintéticas devem ser distribuídas sem formar grumos ou emaranhados.
Mistura e diluição
A mistura concentrada é homogeneizada e depois diluída até a consistência necessária para a formação da placa. A literatura descreve normalmente suspensões muito diluídas; um teor de sólidos na faixa aproximada de 7-10% é citado como referência geral, embora o valor real dependa da formulação e da máquina [4].
Formação da película
No interior das cubas, a suspensão entra em contato com os cilindros filtrantes rotativos. A água atravessa a tela enquanto uma película úmida de fibras, cimento e partículas minerais se forma na superfície do cilindro [1-3].
Transferência para o feltro
A película é removida do cilindro por contato com o feltro e com o rolo de transferência. O feltro recolhe as películas provenientes das diferentes cubas, une-as e as transporta sem interromper sua continuidade [5].
Desaguamento progressivo
Ao longo do percurso do feltro, caixas de vácuo e pressões de contato removem água adicional. A drenagem deve conferir coesão suficiente à película sem comprometer a transferência ou a aderência entre as camadas.
Formação da placa
O cilindro formador acumula sucessivas películas. Quando a espessura programada é atingida, a placa ainda fresca é cortada e transferida para as etapas de refilo, prensagem, ondulação, empilhamento e cura [1,3].
3. Papel das fibras na tecnologia sem amianto
No fibrocimento moderno, é útil distinguir entre as fibras que auxiliam principalmente a formação da película e aquelas que melhoram sobretudo o desempenho mecânico do produto final. As funções podem se sobrepor, mas a celulose e o PVA normalmente desempenham papéis diferentes e complementares.mponte
Função principal no processo
Contribuição para o produto
Celulose
Favorece a formação da camada fibrosa filtrante, a retenção dos sólidos, a coesão da película e a transferência para o feltro.
Contribui para a estrutura do compósito; sua quantidade e qualidade influenciam a estabilidade dimensional, a porosidade e a durabilidade.
Fibra de PVA
Deve ser dispersa de maneira uniforme, sem formação de aglomerados, e participa da rede fibrosa que retém os sólidos.
Proporciona reforço à tração e à flexão, controle de fissuras, maior tenacidade e capacidade pós-fissuração.
Floculante
Agrega de forma controlada os finos minerais e as fibras, melhorando a retenção e a drenagem.
Uma dosagem inadequada pode reduzir a uniformidade e a resistência; a seleção deve ser validada para a suspensão e a máquina específicas.
4. Parâmetros críticos do processo
Qualidade da dispersão
Fibras aglomeradas criam áreas fracas, defeitos superficiais e formação não uniforme da placa.
Refino da celulose
Afeta a drenagem, a retenção, a coesão da película e a demanda de água. Deve ser ajustado ao tipo de polpa e à formulação.
Concentração da suspensão
Influencia a velocidade de formação, o peso da película, a drenagem e a uniformidade. Não existe um valor universal.
Floculação
O tipo de polímero, o ponto de dosagem e a quantidade influenciam a retenção dos finos, o desaguamento, a formação e as propriedades mecânicas [6,7].
Velocidade do feltro e dos cilindros
Deve ser coordenada com a vazão, o nível das cubas, a permeabilidade da tela e a capacidade de drenagem.
Vácuo e pressões de contato
Determinam o teor de água, a integridade da película e a aderência entre as camadas.
Condição do feltro
A permeabilidade, a limpeza e o desgaste afetam a transferência da película, a drenagem e a regularidade superficial [5].
Recirculação da água de processo
A operação em circuito fechado reduz o consumo de água e as perdas, mas exige controle do acúmulo de finos, sais e aditivos.
5. Defeitos típicos e possíveis causas
Defeito observado
Possíveis causas de processo
Verificações recomendadas
Película irregular ou com estrias
Dispersão não uniforme, nível instável nas cubas, floculação excessiva ou insuficiente.
Verificar agitação, vazões, concentração, ponto de adição e dosagem do floculante.
Baixa retenção de finos
Floculante inadequado, tela muito aberta, drenagem excessiva ou rede fibrosa insuficiente.
Medir os sólidos na água de processo e comparar ensaios de drenagem e retenção.
Aglomeração de fibras
Adição muito rápida do PVA, pré-dispersão deficiente, comprimento excessivo da fibra ou interação com outros componentes.
Verificar a sequência de carregamento, a energia de mistura e a qualidade da fibra.
Delaminação
Película muito seca, baixa aderência entre camadas, pressão incorreta ou contaminação do feltro.
Verificar o vácuo, as pressões, a umidade da película e a limpeza do feltro.
Espessura variável
Peso instável da película, variações de velocidade, nível inconsistente nas cubas ou concentração variável da suspensão.
Registrar velocidade, vazão e densidade da suspensão; verificar o controle do cilindro formador.
Fissuração da placa fresca
Manuseio brusco, resistência verde insuficiente ou perfil inadequado de prensagem/formação.
Verificar umidade, resistência verde, tempos e sincronização das operações.
Resistência à flexão reduzida
Dispersão não ideal do PVA, retenção variável, orientação insuficiente das fibras ou baixa aderência fibra-matriz.
Verificar a formulação, a dispersão, os ensaios de retenção e a microestrutura do laminado.
Entupimento da tela ou do feltro
Excesso de finos, flocos grandes demais, limpeza inadequada ou feltro desgastado.
Verificar lavagem, permeabilidade, qualidade da água e regime de floculação.
Technical sources
The information on this page has been compiled and summarised from technical publications in the fibre-cement sector. The diagrams are original Proreuse graphics and do not reproduce the figures contained in the cited sources.
[1] Do Quoc Quang; Nguyen Dinh Kien, “Hatschek Machine and Equipment for Non-Asbestos Fiber Reinforced Cement Sheets”, Proceedings of the 13th IIBCC, Aalborg, 2010.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2019/05/IIBCC2010-Proceedings-Hatschek-machine-equipment-non-asbestos-fiber-reinforced-cement-sheets.pdf
[2] Tony Cooke, “Formation of Films on Hatschek Machines”, Building Materials and Technology Pty Ltd.
https://www.fibrecementconsulting.com/publications/011011.hatschekfilmsummary.pdf
[3] “Some Experiences During the Conversion of a Hatschek Line from Asbestos Corrugated Products Manufacturing to Non-Asbestos Technology at Navifico”, IIBCC 2014.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2019/05/IIBCC2014-Proceedings-Some-experiences-conversion-hatschek-line-asbestos-corrugated-products-manufacturing-non-asbestos-technology-navifico.pdf
[4] A. A. Moslemi, “Technology and Market Considerations for Fiber Cement Composites”, IIBCC proceedings.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2015/11/moslemi-technology-and-market.pdf
[5] Tony Cooke, “The Felt, Its Properties and Mode of Action in Fibre Cement Manufacture”, IIBCC 2014.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2019/05/IIBCC2014-Proceedings-Felt-properties-mode-action-fiber-cement-manufacture.pdf
[6] A. Blanco et al., “Optimal Use of Flocculants on the Manufacture of Fibre Cement Materials by the Hatschek Process”, IIBCC 2006.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2019/05/IIBCC2006-Proceedings-Optimal-use-flocculants-manufacture-fiber-cement-materials-Hatschek-process.pdf
[7] A. M. Cooke et al., “Selection and Performance of Flocculants for Hatschek Made Air Cured Fibre Cement”, IIBCC 2010.
https://www.iibcc.biz/wp-content/uploads/2019/05/IIBCC2010-Proceedings-Selection-performance-flocculants-Hatschek-made-air-cured-fiber-cement.pdf