ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar ISSN:

Transcripción

1 ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar ISSN: Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar Cuba Gómez, Andrés; Carvajal, Yanelis; Rodríguez, Arelis; Rodríguez, María E.; Sosa, Pablo; García, Jorge L. Composiciones poliméricas para elevar la vida útil de los pallets y cajas moldeadas de tableros de partículas ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, vol. XLIII, núm. 2, mayo-agosto, 2009, pp Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar Ciudad de La Habana, Cuba Disponible en: Cómo citar el artículo Número completo Más información del artículo Página de la revista en redalyc.org Sistema de Información Científica Red de Revistas Científicas de América Latina, el Caribe, España y Portugal Proyecto académico sin fines de lucro, desarrollado bajo la iniciativa de acceso abierto

2 Andrés Gómez, Yanelis Carvajal, Arelis Rodríguez, María E. Rodríguez, Pablo Sosa, Jorge L. García Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) e.mail: RESUMEN Se evalúa la aplicación de un recubrimiento en base a resina furanoepoxídica FAM, desarrollada y patentada por el ICIDCA, sobre tableros de partículas de bagazo empleados en la confección de pallets y cajas moldeadas. Este recubrimiento incrementa la resistencia a la absorción y dilatación por inmersión en agua, así como sus propiedades mecánicas y eleva la vida útil de los productos. Palabras clave: recubrimientos especiales, pallets, cajas moldeadas, tableros de partículas, bagazo. ABSTRACT Present paper evaluates the application of a special coating based in furan-epoxy resin (FAM), developed and patented by ICIDCA, on bagasse particle board used in the production of pallets and moulded boxes. This special coating improves resistance to water absorption and dilatation by immersion, and increases mechanical properties and the life span of pallets and moulded boxes. Key words: coating, pallets, moulded boxes, particle board and bagasse. 14 ICIDCA No. 2, 2009

3 INTRODUCCIÓN El desarrollo de nuestra economía, unido a la necesidad de maniobrar un amplio volumen de mercancías de importación y exportación apuntan hacia los procesos de cargas paletizadas y por contenedores. El país no cuenta con recursos maderables suficientes para afrontar la necesidad de pallets que se requiere. La industria de madera artificial, y la de tableros de partículas de bagazo, puede asumir el déficit de madera, pero estos tableros deben tener un mínimo de calidad, deben cumplir con las exigencias de propiedades de resistencia a la humedad y con las propiedades mecánicas a que están sometidos los mismos durante su explotación. Por otra parte, para garantizar el desarrollo de las cosechas agrícolas se requieren cajas para envasar los productos del campo y hacerlos llegar con calidad a los consumidores. En la actualidad, estas cajas son de madera, pero pudieran ser plásticas, de tableros de partículas moldeados o construidas de forma combinada con madera y tableros de partículas de bagazo. El empleo de recubrimientos especiales puede ser una vía para lograr elevar la resistencia y la calidad requerida en los tableros. El objetivo del presente trabajo, es demostrar que el empleo de recubrimientos especiales aumenta la resistencia de estos tableros, su calidad y el tiempo de explotación de los pallets y cajas confeccionados con madera y tableros de partículas. Esto se ha logrado con el empleo de composiciones poliméricas furano - epoxídicas FAM (1), que han permitido disminuir la dilatación y absorción de agua en el tablero y mejorar las propiedades mecánicas de los mismos, todo con un costo material mínimo por pallet o caja. Los resultados de las composiciones poliméricas furano-epoxídicas FAM en el campo de los recubrimientos especiales (2,3), se basan fundamentalmente en la matriz polimérica FAM, resina furano epoxídica con tecnología de síntesis y producción patentada por el ICIDCA (4). MATERIALES Y MÉTODOS Las muestras de los tableros de partículas de bagazo y madera empleados en este estudio fueron tomados de: Los propios pallets confeccionados con tableros de partículas. * Una plancha de tablero de partículas de bagazo comercial. * Una plancha de tablero de partículas de madera comercial. Se prepararon probetas de 25 x 25 mm y de 25 x 250 mm. Las probetas fueron organizadas en seis grupos que son: T TB Testigo Tableros de partículas de bagazo no recubierto T TM Testigo Tableros de partículas de madera no recubierto A Tablero de bagazo recubierto con una capa de FURAL Ri 1001 AB Tablero de bagazo recubierto con una capa de FURAL -Ri 1001 y otra de FURAL-Rr M Tablero madera recubierto con una capa de FURAL-Rr MB Tablero madera recubierto con una capa de FURAL-Ri 1001 y otra de FURAL-Rr Las probetas recubiertas y desnudas (Testigo) se estudian bajo las Normas de Ensayos establecidas para los tableros de partículas: EN 312: 2003 Tableros de partículas. Especificaciones EN 314: 2003 Tableros de partículas y tableros de fibras. Acondicionamiento y preparación de probetas para los ensayos. EN 310: 1993 Tableros de partículas y tableros de fibras. Determinación del módulo de elasticidad en flexión y de la resistencia a la flexión. EN 317: 1993 Tableros de partículas y dilatación del espesor después de inmersión en agua. EN 323: 1993 Tableros de partículas y densidad. EN 322: 1993 Tableros de partículas y humedad. EN 319: 1993 Tableros de partículas y resistencia a la tracción perpendicular a las caras del tablero. ICIDCA No.2,

4 Las composiciones poliméricas estudiadas son de base furano epoxídicas, desarrolladas bajo tecnología ICIDCA, las mismas son: FURAL - Ri 1001 Recubrimiento impregnante y acondicionador para madera y hormigón. FAM - Rr 1001 Recubrimiento para madera y hormigón. Los ensayos físico-químicos se realizaron según el Manual de Técnicas de Ensayos del Dpto. de Polímeros del ICIDCA y los ensayos físico-mecánicos según las Normas ISO y ASTM. La tabla 1 presenta estas propiedades. Las probetas fueron separadas en los 6 grupos antes mencionados en cantidades de 5 a 10 probetas por ensayo, para evaluar con confiabilidad estadística sus resultados. Las probetas testigos se caracterizan según las Normas de Ensayo, a las correspondientes a recubrir se les tomaron como datos el peso inicial de la probeta, el peso final, el área y la variación de las dimensiones después de aplicado el recubrimiento a brocha. La primera capa, común para todas las probetas recubiertas, es FURAL-Ri Las que se estudian con dos capas, se le toma nuevamente el peso inicial de la probeta antes de aplicar la segunda capa, el peso final, el área y la variación de las Figura 1. Probetas testigos (desnudas) y recubiertas, dimensionadas para los ensayos de caracterización Tabla 1. Propiedades de las composiciones poliméricas estudiadas PROPIEDADES FURAL-Ri 1001 FAM Rr 1001 Relación de mezclado en peso (resina/end) 5:1 5:1 Relación de mezclado en volum. (resina/end) 4:1 4:1 Temperatura de aplicación (ºC) Tiempo de fraguado (h) Tiempo útil de aplicación (min) Tiempo de almacenamiento a T. Amb.(años) 2 2 Máxima temperatura que resiste (ºC) Mínima temperatura que resiste (ºC) Densidad (g/cm 3 ) 1,11 1,13 1,14 1,16 Viscosidad (cps) Adherencia (MPa) Rendimiento kg/m ,8, 0,7 1,0 Valoración en talleres por su laboriosidad Excelente Excelente 16 ICIDCA No. 2, 2009

5 dimensiones después de aplicado el segundo recubrimiento, también a brocha. Una vez recubiertas las probetas se procede a su caracterización según las Normas de Ensayo. Figura 3. Fractura después del ensayo Figura 2. Probetas recubiertas antes del ensayo de resistencia a la flexión La figura 2 muestra las probetas recubiertas antes del ensayo de resistencia a la flexión, la figura 3 nos muestra el detalle de la fractura después del ensayo, observe la fina rajadura después de aplicada la fuerza máxima. En la figura 4 se compara el incremento de las dimensiones de la probeta testigo con el incremento bajo o nulo en las probetas recubiertas. RESULTADOS Y DISCUSIÓN La tabla 2 muestra los resultados de las propiedades ensayadas en estas probetas. La columna N se corresponde a los valores Figura 4. Incremento de las dimensiones de las probetas reportados por la norma, para este tipo de tablero de partículas de bagazo o madera. Puede apreciarse en la tabla 2, que el tablero testigo T TB no llega a cumplir las especificaciones de la norma N en lo que respecta a densidad y resistencia a la tracción perpendicular, no así para los tableros recubiertos A y AB cuyos parámetros están dentro de la Norma o la mejoran. Tabla 2. Resultados de las propiedades de los tableros estudiados PROPIEDADES N T TB T TM A AB M MB Densidad (kg/m 3 ) 650 ± Resist. a la flexión (N/mm²) Módulo a la flexión (N/mm²) 1600 R. tracción perpendicular (N/mm²) 0,35 0,30 0,45 0,40 0,45 0,51 0,8 Dilatación en 24 horas (%) Absorción en 24 horas (%) No rep Consumo recubrimiento (kg/m²) No rep. 0,5 1,0 0,5 1,0 Δ Dimensiones después de recub. No rep ICIDCA No. 2,

6 El tablero testigo T TM cumple las especificaciones de la norma N y en lo que respecta a los tableros recubiertos M y MB mejoran sus parámetros en relación con la norma. Una segunda capa de recubrimiento disminuye significativamente la dilatación y absorción después de inmersión en agua mientras se incrementan las propiedades mecánicas en los tableros de partículas estudiados. El consumo de recubrimiento por unidad de superficie es el mismo para cualquiera de los tableros estudiados, sea de partículas de bagazo o de madera. Los resultados relacionados con las propiedades más significativas se presentan en las figuras 5, 6 y 7. corresponden a los tableros de partículas de madera recubiertos. Figura 7. Resistencia a la flexión (N/mm 2 ) Figura 5. Absorción y dilatación por inmersión en agua (24 horas) Figura 6. Resistencia a la tracción perpendicular (N/mm 2 ) Se puede apreciar que los tableros recubiertos AB y MB mejoran sus parámetros en relación con la norma. Los tableros recubiertos con una o dos capas mejoran sus propiedades de resistencia mecánica, pero esto es superior en los que se le aplican dos capas como puede observarse en las figuras 6 y 7. En la figura 8 se muestra la variación, en por ciento (%), de las propiedades con respecto al valor normado para los diferentes tableros recubiertos. Los mejores resultados 18 Figura 8. Variación de propiedades por el recubrimiento Aunque desde el punto de vista económico, el tratamiento con dos capas es el de mayor valor, es el que garantiza mejor las propiedades del tablero y le permite competir en tiempo de uso con los pallets y cajas de madera. En la figura 9 se muestran algunas vistas de la caja moldeada de tablero de partículas de bagazo, en las que se pueden apreciar las diferentes partes de la caja y el acabado de las mismas. CONCLUSIONES La aplicación de composiciones poliméricas del tipo furano-epoxídica, como recubrimiento de los tableros es apropiado, pues permite disminuir la absorción y dilatación del tablero e incrementar las propiedades mecánicas de los mismos. El tratamiento con dos capas de recubrimiento es el más eficiente, pues logra disminuir apreciablemente los valores de dilatación y absorción de agua, así como incrementar de forma sustancial las pro- ICIDCA No. 2, 2009

7 Figura 9. Vistas de cajas moldeadas de tableros de partículas de bagazo piedades de resistencia a la flexión y de tracción perpendicular. Los mejores resultados se corresponden con los tableros de partículas de madera recubiertos. El tratamiento con dos capas es el de mayor valor, desde el punto de vista económico, pero es el que garantiza mejor las propiedades del tablero y le permite competir en tiempo de uso con los pallets y cajas de madera. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Gómez, A. y otros. Composiciones poliméricas para la protección de los pallets de tableros de partículas. En: Memorias de DIVERSIFICACION' 2004, Congreso Internacional sobre Azúcar y Derivados de la Caña. Cuba, Gómez, A.; García J.L.; Rodríguez, A.; Carvajal, Y.; Rodríguez, M.E.; Sosa, P. Evaluation of furanepoxydic polymeric matrix. Revista cubana de química, 16(3): Boletines técnicos de los recubrimientos especiales FURAL, ICIDCA, 1997, 1998 y Gómez, A.; Castilo, J.; Padrón, A.; Bermello, A.; Cabrera del Valle, M. Resinas furano-epoxídicas y su procedimiento de obtención. Clasificación Internacional, C08L 63/00, C08G 8/06. Solicitada: en Cuba, Certificado No Fecha de concesión: ICIDCA No. 2,