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

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Luis Mendoza Río
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1 ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar ISSN: Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar Cuba Serantes, Manuel; Leal, Juan A.; Renté, Arletys; Carvajal, Ofelia; Rodríguez, María E.; Sosa, Pablo Composites de bagazo de baja densidad para partes y piezas moldeadas para la industria automotriz ICIDCA. Sobre los Derivados de la Caña de Azúcar, vol. XL, núm. 1, enero-abril, 2006, 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

Manuel Serantes, Juan A. Leal, Arletys Renté, Ofelia Carvajal, María E. Rodríguez, Pablo Sosa Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) e.mail: manuel.

2 Manuel Serantes, Juan A. Leal, Arletys Renté, Ofelia Carvajal, María E. Rodríguez, Pablo Sosa Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) e.mail: RESUMEN Se desarrolló un composite a partir del bagazo de la caña de azúcar, con características similares a una muestra entregada por la firma FAIST GmbH& Co. K.G. de Alemania, para ser empleado en la elaboración de partes y piezas moldeadas para la industria automotriz. Se estudian diferentes grados de molida. A los composites obtenidos se le determinaron las propiedades físico-mecánicas. Se realizó un análisis visual de su aspecto físico. Se presentan los resultados obtenidos, así como conclusiones y recomendaciones. Palabras clave: bagazo, fibra, composites, industria automotriz. ABSTRACT The objective of this work is the development of a composite from sugar cane bagasse with the characteristics of the samples used in the manufacturing of molding spares and parts in automobile industry. Technological sequence was studied in order to produce low density fiber boards composites and physical-mechanical properties were determined. To obtain special properties such as moister and fungi resistance, appropriated additives were used for every experiment. Is possible to produce this composites in any factory making littles modifications in flow production line. Key words: bagasse, fiber, composites, automobile industry. 22 ICIDCA No. 1, 2006

3 INTRODUCCIÓN El objetivo de este trabajo es el desarrollo de un composite a partir del bagazo de la caña de azúcar (1), con características similares a una muestra entregada por los representantes de la firma FAIST GmbH& Co. K.G. de Alemania, para ser empleado en la elaboración de partes y piezas moldeadas para la industria automotriz. En la primera etapa del trabajo, se efectuo un estudio de la preparación del bagazo, utilizándose 3 grados de molida diferentes (14, 19 y 24) SR. A los composites obtenidos se les determinaron las propiedades físicomecánicas con el fin de seleccionar la más adecuada desde el punto de vista de propiedades así como del aspecto físico (2, 3). MATERIALES Y MÉTODOS El bagazo empleado en este trabajo fue proveniente de la fábrica de tableros de partículas "Camilo Cienfuegos", donde fue desmeollado en equipos Pallmann y posteriormente presecado y empacado. Primeramente se determinó el tamaño de partículas, mediante análisis granulométrico efectuado en un equipo vibrador Retsch con un juego de 6 tamices. La humedad inicial del bagazo fue de 9,3 %. En la tabla 1 se reportan los resultados de los análisis granulométricos efectuados (expresados en %). PROCESO TÉCNOLÓGICO En el diagrama 1 se muestra la secuencia de los pasos del proceso tecnológico. Esquema de producción de composites de bagazo de caña de azúcar FORMACIÓN DE LOS COMPOSITES Para la elaboración de los composites (ver esquema) se utilizaron como aditivo 1 % de emulsión de parafina al 10 % de concentración, 1 % de sulfato de cobre al 10 % como fungicida y cantidad requerida de ácido sulfúrico al 10 % sobre pulpa seca, para lograr un ph entre 4,0 a 4,5 y producir la floculación de geles que favorecen la precipitación de la parafina y otros productos sobre fibras; estos aditivos se mantuvieron constante para todos los experimentos. Las pulpas fueron homogenizadas por medio de un agitador a una consistencia de Tabla 1. Resultados del análisis granulométrico realizado al bagazo desmeollado utilizado. Valores <0.2 Tamices (mm) Promedio Desv. Standard Varianza Mínimo Máximo Coef..de Variación ICIDCA No.1,

4 aproximadamente 1,5 % y se llevaron a una formadora de sección cuadrada de 22 cm por lado. En la propia formadora y después de drenada el agua, se hizo presión para llevar la humedad del colchón hasta aproximadamente 65 %; posteriormente se llevaron a una estufa a 60 C por 24 horas. Las prehidrólisis fueron realizadas en reactores cilíndricos rotatorios de 15 litros de capacidad y de calentamiento eléctrico. En éstos se introdujo 1200 g de bagazo y posteriormente se añadió el agua hasta lograr un hidromódulo de 6:1. Se tapó el digestor y se procedió al calentamiento hasta la temperatura de cocción a 170 C; a mediados de la elevación de temperatura a 120 C, se hizo una descompresión. El tiempo de elevación fue de 50 minutos y el de mantenimiento de 15 min. Al final de la cocción se eliminó la presión, se destapó el digestor y la carga se vertió en cajas de fondo de malla de 60 mesh y se lavó con una cantidad fija de agua. Para obtener la cantidad de fibra prehidrolizada requerida fue necesario hacer varias cocciones, la cantidad total se dividió en tres porciones iguales y se llevaron a un refinador de discos tipo Bauer, con rotación en un sólo disco. Para lograr los grados de molida seleccionados para este estudio se utilizaron en el refinado, las aberturas entre disco que a continuación se reportan. Abertura entre discos (pulgadas) Grado de molida ( SR) La alimentación al refinador fue manual y con flujo de agua constante. La molida se efectuó por descarga libre, sin contrapresión y la consistencia se trató de mantener dentro de un rango de 1-2 %. Las pulpas refinadas se descargaron directamente en caja de fondo de malla de 60 mesh y se disminuyó la humedad en una centrífuga con saco de tela de algodón, posteriormente se pesó y muestreó para determinar la humedad, la clasificación por tamices y para análisis morfológicos. Tabla 2. Resultados de la clasificación por tamices en % Propiedad Tamices mesh <100 Grado de molida SR Promedio Desv.Standard Coef. de Variación Mínimo Máximo Grado de Molida SR Promedio Desv. Standard Coef. de Variación Mínimo Máximo Grado de molida SR Promedio Desv. Standard Coef. de Variación Mínimo Máximo ICIDCA No. 1, 2006

5 Propiedades de las fibras En la tabla 2 se reportan los resultados de la clasificación por tamices de los tres tipos de pulpas producidas utilizando un equipo de fibra Bauer MC-Nett. Propiedades físico-mecánicas De cada uno de los grados de molida se elaboraron 5 composites, 2 se tomaron como muestras y 3 fueron cortados en probetas para la determinación de las propiedades físico-mecánicas. Para determinar las propiedades de resistencia al fuego, se elaboraron 12 tableros (3 por cada experimento) con un grado de molida de 24 osr. Se determinó el espesor, la densidad, la resistencia a la flexión, la dilatación del espesor en 2 y 24 horas y la absorción de agua en 2 y 24 horas. Estas dos últimas propiedades en 2 dimensiones de probetas (100 x 100 )mm y (25 x 25) mm. El equipo empleado para la prueba de flexión fue un ALWETRON TCT 10 y para las propiedades físicas se utilizó un baño con control de temperatura para mantener este parámetro constante durante el período de prueba. Todos los análisis fueron realizados siguiendo las normas cubanas NC 4308/86. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Propiedades físico-mecánicas de los composites En la tabla 3 se reportan las propiedades físico-mecánicas de los composites elaborados con los tres tipos diferentes de grados de molida. En esta tabla se puede apreciar que las propiedades obtenidas son adecuadas para el uso previsto, en los tres tipos de pulpas de bagazo de caña de azúcar estudiadas, aunque se observa un ligero incremento en las mismas en la pulpa de 24 SR. La calidad superficial (ver muestras) fue mejor también en la pulpa con un grado de molida de 24 SR. Por las razones anteriores, se propone la pulpa de 24 SR como la mejor variante de las estudiadas. Tabla 3. Propiedades físico -mecánicas de los composites elaborados. Propiedades/ grado de molida SR. M S C.V M S C.V M S C.V Espesor (mm) Densidad (kg/m 3) Flexión(N/mm 2 ) Humedad (%) (1)Dilat 2h (%) (1)Dilat. 24 h%) (1)Absc 2h (%) (1) Absc 24h (%) (2)Dilat 2 h (%) (2)Dilat 24 h (%) (2)Absc 2h (%) (2)Absc 24h (%) M = promedio S= desviación standard C.V= Coeficiente de variación (1) Muestra de 100 x 100 mm (2) Muestra de 25 x 25 mm ICIDCA No. 1,

6 CONCLUSIONES 1. Se estudiaron tres tipos diferentes de fibras de bagazo para producir composites. 14, 19 y 24 SR. 2. Se obtuvieron propiedades físico-mecánicas apropiadas para el uso previsto en partes y piezas para interiores de autos con fibras de bagazo de caña de azúcar. 3. Los mejores resultados fueron logrados con fibras de bagazo con un grado de molida de 24 SR. RECOMENDACIONES 1. Estudiar el comportamiento de los composites en el moldeado de las piezas. 2. Determinar los aditivos y las propiedades físico-mecánicas y de resistencia a la humedad y a los microorganismos que se requieren para composites que se destinen a este uso. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Kollman, F.P. Principles of wood science and technology. Berlín: Springer-Velag, Maloney, T. M. Modern particleboard and dry process fiberboard manufacturing. Miller-Freeman Publications, ICIDCA. Manual de los derivados de la caña de azúcar 2da. ed. México: GEPLA- CEA, p. 26 ICIDCA No. 1, 2006

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