6 refort silicatos

MEJORAS TECNOLÓGICAS DE LA MADERA DE

PINO PONDEROSA MEDIANTE LA

JORNADAS PROCESO, PRODUCTO Y GESTIÓN DE

LA MADERA DE PINO PONDEROSA

PINO PONDEROSA MEDIANTE LA

INCORPORACIÓN DE SILICATOS

INGENIERA FORESTAL MARÍA MERCEDES REFORT

BECARIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA

El objetivo de los trabajos fue estudiar el

comportamiento de algunos parámetros físicos y de

dureza en madera de Pino ponderosa impregnada

OBJETIVO

dureza en madera de Pino ponderosa impregnada

con diferentes soluciones de dióxido de silicio,

boro, óxido de sodio y de potasio

Dióxido de silicio con objetivos ignífugos y biocid as (Pereyra &

Giudice, 2008).

ANTECEDENTES CON SILICATOS

Durán et al. (2012), incorporó dióxido de silicio e n combinación

con boratos para ofrecerle a la madera la protecció n frente al

fuego.

El silicio combinado con el boro aporta dureza, aum entando la

resistencia mecánica a compresión y la estabilidad dimensional

de la madera (Gonzáles, 2008).

La madera, la solución impregnante y las condiciones de

proceso son los 3 factores que influyen en la penetración de

líquidos en la madera, Malkov (2002).

MATERIAL LEÑOSO

Listones de 50 X 50 X 1000 mm

Probetas de 50 X 50 X 50 mm

Probetas libres de defectos

30 repeticiones por tratamiento

Latitud 39º19'03''Longitud 70º56'36.8''Precipitación anual 500-550 mm Temperatura media anual 10 °C

MÉTODO BETHELL

MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE I)

Parámetros de Aplicación:Parámetros de Aplicación:

•• Vacío Inicial: 600 Vacío Inicial: 600 mm Hg por mm Hg por •• Vacío Inicial: 600 Vacío Inicial: 600 mm Hg por mm Hg por 10 minutos.10 minutos.

•• Presión: 3 Kg.cm Presión: 3 Kg.cm por 5 por 5 minutosminutos

•• Vacío Final: 600 Vacío Final: 600 mm Hg por 10 mm Hg por 10 segundos.segundos.

•• Temperatura: Temperatura: 1818°° C C

Solución: Silicato de sodio y potasio

MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE I)

• SiO2 (22,6 g)

• Na2O (4,10 g)

• K2O (6,20 g)

• Agua desmineralizada

Concentraciones de SiO 2 de 5%, 10% y 15%

PARÁMETROS CALCULADOS Y

ENSAYOS REALIZADOS

• Absorción (IRAM 9600): (Pf – Pi ) / V

• Retención nominal (IRAM 9600): (A * C) / 100

• Retención real (IRAM 9600): (Rn * Do) / Dx• Retención real (IRAM 9600): (Rn * Do) / Dx

• Densidad aparente normal: (IRAM 9544)

• Dureza Janka: (IRAM 9570)

• Absorción de agua: (24, 48, 168 Y 360 horas)

• Estudios anatómicos con MEB

RESULTADOS PARÁMETROS DE IMPREGNACIÓN

Concentración SiO 2

(%)

Absorción

(kg.m -3)

Rn

(kg.m -3)

Ra

(kg.m -3)

5 130,15 a 6,51 a 5,35 a

10 98,20 b 9,82 b 8,07 b

15 74,01 c 11,10 c 9,12 c

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

Absorción (kg.m-3)

Rn((kg.m-3) Ra ((kg.m-3)

S1 (5%)

S2 (10%)

S3 (15%)

ABSORCIÓN

Solución de Boro 747 kg.m -3

CCB 583 kg.m -3

Silicatos Na y K 124 kg.m -3

Silicatos Li 78 kg.m -3

RESULTADOS DENSIDAD APARENTE NORMAL

Concentración

SiO2 (%)

Densidad

normal (kg.dm -3)

Testigo 0,43 a 0.44

0.46

0.48

DENSIDAD APARENTE NORMAL

T

Aumento de la densidad hasta un 17,8 %.

La madera sigue considerándose liviana.

5 0,43 a

10 0,47 b

15 0,47 b 0.36

0.38

0.4

0.42

T S1 (5%) S2 (10%) S3 (15%)

T

S1 (5%)

S2 (10%)

S3 (15%)

RESULTADOS ABSORCIÓN DE AGUA

Concentración

SiO2 (%)

Absorción de agua (%)

24 horas 48 horas 168 horas 360 horas

Testigo 44,01 a 47,82 a 72,54 a 84,67 a

5 43,59 a 50,84 a 78,63 a 90,15 a

10 38,40 b 45,50 b 70,10 b 80,07 b

15 34,08 c 40,23 c 69,17 b 76,43 b

Valores muy superiores a

los encontrados con

Metacrilato de metilo en

madera de álamo 16,87%,

19,81%, 28,77% y 44,21%

15 34,08 c 40,23 c 69,17 b 76,43 b

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

24 HS 48 HS 168 HS 368 HS

T

S1 (5%)

S2 (10%)

S3 (15%)

RESULTADOS DE DUREZA JANKA

Concentración

SiO2 (%)

Dureza Janka (N.mm -2)

Transversal Tangencial Radial

Testigo 29,083 a 29,083 a 24,833 a

5 44,438 b 26,188 a 22,438 a

10 49,938 c 28,313 a 25,938 a

15 36,813 d 27,938 a 24,250 a15 36,813 d 27,938 a 24,250 a

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

DTr DTg DRd

T

SiO2 5 (%)

SiO2 10 (%)

SiO2 15 (%)

DUREZA TRANSVERSAL

Aumentos del 69 % con 10% SiO2



CONCLUSIONES (PARTE I)

Se lograron aumentos de la densidad en el orden de l 17,8% en el valor

de densidad aparente normal de la madera

Los valores de absorción de agua trabajando con con centraciones de Los valores de absorción de agua trabajando con con centraciones de

dióxido de silicio al 10% presuponen una mejora en la impermeabilización

del material

Se lograron aumentos en el orden del 69% en la dure za, en el plano

transversal

Solución Tratamiento Método Parámetros de Proceso

ABethell modificado

(vacío-presión)Vacío inicial 650Hg, 10 min.

Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC

Bethell modificado Vacío inicial 650Hg, 10 min.

MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE II)

Solución A

SiO2(10g)Na2O(1,80g) K2O(1,82g)

C.S.P. H2O(100g)

BBethell modificado



CBaño caliente frío Calentamiento 85ºC, 60 min.,

mantenido hasta enfriamiento 18ºC. Tiempo total 12 hr

DBethell modificado



EBethell modificado



MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE II)

Solución B FBethell modificado

(vacío -presión)Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm -2, 20 min. Vacío final no.

Solución Tratamiento Método Parámetros de Proceso

Solución B

SiO2(10g)Na2O(3,15g)K2O(0,60g) B2O3(0,85g)

C.S.P. H2O(100g)

F (vacío -presión) 3,50kg.cm -2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC

GBethell modificado

(vacío-presión)Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no.

Temperatura 45ºC

HBaño caliente frío Calentamiento 85ºC, 60 min., mant enido

hasta enfriamiento 18ºC. Tiempo total 12 hr

RESULTADOS PARÁMETROS DE

IMPREGNACIÓN

0

100

200

300

400

500

600

A

B

C

D

E

F

G

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

Retención

A

B

C

D

E

F

G0

5

10

15

20

25

30

35

40

Retención real

A

B

C

D

E

F

G

H0

Absorción (kg/m3) H

Retención

(Kg/m3) H

Mayor absorción y retención en los

tratamientos con baño caliente-frío (C y

F) y vacío-presión a temperatura

ambiente, presión de 360 minutos (G) y

de 720 minutos (H).

Retención real

(Kg/m3)

H

Trat. A(kg.m -3) Rn (kg.m -3) Ra(kg. -3)

A 119,72 a 8,98 a 7,98 a

B 145,64 a 10,92 a 9,71 a

C 405,04 c 30,38 c 27,00 c

D 152,32 a 11,42 a 10,15 a

E 153,96 a 11,55 a 10,26 a

F 556,76 d 41,76 d 37,12 d

G 322,44 b 24,78 b 21,50 b

H 424,20 c 32,82 c 28,28 c

RESULTADOS DENSIDAD

APARENTE NORMAL

440

460

480

500

T

A

B

C

Tratamientos Dn (kg.dm -3)

Testigo 0,43 a

A 0,45 abc

B 0,46 ab

C 0,48 bc

380

400

420

440

Densidad (kg/m3)

C

D

E

F

G

H

C 0,48 bc

D 0,44 ab

E 0,49 bc

F 0,50 c

G 0,44 a

H 0,44 a

Aumento de la densidad hasta un 16 % (C, E y F).

Densidad relacionada con propiedades físicas, mecánicas y aptitud

de uso.

RESULTADOS DE

ABSORCIÓN DE AGUA

50

60

70

80

90

T

A

B

C

D

0

10

20

30

40

24 HS 48 HS 168 HS 360 HS

D

E

F

G

H

Diferencia significativa entre todos los tratamientos y el testigo

Valores similares a los encontrados con Metacrilato de metilo en

madera de álamo a las 368 hs, 44,21%


TRANSVERSAL

25

30

35

40T

A

B

C

Tratamientos Dureza Tr. (N.mm -2)

TESTIGO 29,77 a

A 32,34 ab

0

5

10

15

20

25

Dureza Tr. (N/mm2)

C

D

E

F

G

H

A

B 32,22 ab

C 39,44 d

D 31,60 ab

E 36,38 cd

F 34,30 bc

G 31,36 ab

H 33,07 bc

Aumentos en todos los tratamientos

Aumentos de hasta 32% (tratamiento

C)


TANGENCIAL

20

25

30

35T

A

B

C

Tratamientos Dureza Tg. (N.mm -2)

TESTIGO 27,42 cd

A 23,64 abcd

0

5

10

15

20

Dureza Tg. (N/mm2)

D

E

F

G

H

A 23,64 abcd

B 27,44 bcd

C 22,96 ab

D 25,05 abcd

E 34,54 e

F 29,64 de

G 21,38 a

H 24,86 abcd

Comportamiento no uniforme

Aumentos de hasta 25% (tratamiento E)


RADIAL

20

25

30

35T

A

B

C

Tratamientos Dureza Rd. (N.mm -2)

TESTIGO 24,90 ab

A 23,64 ab

0

5

10

15

20

Dureza Rd. (N/mm2)

C

D

E

F

G

H

A 23,64 ab

B 23,94 ab

C 23,94 ab

D 24,74 ab

E 33,74 c

F 26,76 b

G 21,31 a

H 25,66 ab

Comportamiento no uniforme

Aumentos de hasta 35% (tratamiento E)


CON Y SIN ESTUFA

200

250

300

350

400

450

500 ASEACEBSEBCECSECCEDSEDCEESE

0

50

100

150

200

D. Trans. Kg/cm2

ESEECEFSEFCEGSEGCEHSEHCE

Aumentos de hasta 68% (C,D, E y F)

Mejor cristalización del silicato luego de estufa

RESULTADOS ANATOMÍA

Depósitos compactos y granulosos

sobre los diferentes elementos

anatómicos

Viscosidad y Ph del impregnante

CONCLUSIONES PARTE II

Se lograron aumentos de densidad y dureza transvers al, en el orden del

16 y 68% , respectivamente.

Con MEB, se observó una distribución uniforme del i mpregnante en todo

el tejido en una capa superficial el tejido en una capa superficial

Se logró una disminución significativa en la absorc ión de agua en todos

los tratamientos

Los mejores resultados se obtuvieron por los tratam ientos baño caliente-

frío y Bethell a temperatura ambiente

CONCLUSIONES FINALES

Es posible la incorporación de dióxido de silicio, sodio, potasio y boro en

la madera de Pino ponderosa

Los valores de absorción de agua presuponen una mej ora importante en

la impermeabilización del material

Las mejoras logradas en las características natural es de la madera,

potencian el uso de la madera impregnada con silica tos, para pisos y

muebles

El aumento del valor de densidad aparente normal de la madera,

presupone una mejora en la mayoría de las propiedad es físicas y

mecánicas.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!

Ingeniera Forestal María Mercedes Refort

e-mail de contacto: [email protected]

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