ing_f_d00I1167 - Universidad del Bío-Bío

PROYECTO FONDEF N° D00i1167
TITULO:
DESARROLLO CIENTIFICO-TECNOLOGICO DE UNA METODOLOGIA DE
EVALUACION FISICA, MECANICA Y TERMICA DEL FRAGUADO IN SITU DE
SISTEMAS DE ADHESIVOS.
Investigador Principal
Aldo Ballerini Arroyo
Facultad/Depto.
Ingeniería/Ingeniería en Maderas
E-Mail
[email protected]
Coinvestigadores
William Gacitua E.
Justo Lisperuger M.
Mario Nuñez D.
Gilda Vargas M.
Vicente Gambaro S. (OXIQUIM)
Marcos Morales H. (OXIQUIM)
Omar Concha (Paneles Arauco)
Mauricio Garrido (Paneles Arauco)
OBJETIVOS:
- Desarrollar una metodología de evaluación de la reacción de sistemas adhesivos bajo
condiciones de temperatura y características de la madera que afectan el fraguado y la
adhesión.
RESUMEN Y RESULTADOS:
La eficiencia en la fabricación de tableros contrachapados y la homogeneidad en la calidad
del producto son esenciales al momento de lograr abrir nuevos nichos de mercado. En este
contexto, el conocimiento específico de lo que sucede en cada etapa del proceso de
fabricación del contrachapado resulta fundamental. Una etapa clave de este proceso
corresponde al prensado del tablero. En éste se consolida el producto y se definen sus
propiedades físico-mecánicas. Esta consolidación y definición de propiedades dependen,
más allá de la madera, del adhesivo utilizado y de la forma en que este adhesivo desarrolla
resistencia, esto es, en cómo pasa del estado líquido a una matriz sólida de alta resistencia.
A la fecha, no hay un conocimiento acabado de lo que sucede con el adhesivo durante el
prensado, esto fundamentalmente porque el comportamiento del adhesivo se evalúa una vez
fabricado el tablero y luego de 48 a 72 horas de acondicionamiento en bodega.
En esta investigación se determino con análisis microdieléctrico y termomecánico, tanto a
escala de laboratorio como a escala industrial, de qué manera las variables operacionales
asociadas a la madera (contenido humedad, densidad), al adhesivo y al proceso de prensado
(presión, temperatura, tiempo) afectan el mecanismo de fraguado del adhesivo y la
resistencia de la matriz sólida formada.
Para adquirir el conocimiento in situ de lo que pasa con el adhesivo durante el prensado se
uso la técnica de análisis microdieléctrico. Esta técnica mide la energía disipada por el
movimiento de los iónes y dipolos presentes en el adhesivo durante su paso de líquido a
sólido. Con esta información se puede determinar el momento exacto en que el adhesivo
líquido se convierte en una matriz sólida, y posteriormente, cómo el adhesivo continúa
desarrollando resistencia. Para determinar los niveles de resistencia del adhesivo se utilizo
la técnica de análisis diferencial termomecánico. Esta técnica mide el módulo de resistencia
del adhesivo, lo que permite inferir el grado de entrecruzamiento de la matriz sólida
formada (rigidez de la estructura).
Se confeccionaron diagramas de fraguado de sistemas adhesivos durante el prensado de
tableros contrachapados y un manual operativo del monitoreo a escala industrial del
proceso de fraguado de sistemas adhesivos. Se implemento un moderno Laboratorio con
técnicas de análisis de punta para asesorar a la industria de polímeros naturales y sintéticos.
La metodología implementada, cuyo producto principal son los diagramas de fraguado,
permitió disminuir los consumos de adhesivo en un 10 a 15 %, manteniendo la calidad de
los tableros contrachapados. Además se logro disminuir parcialmente los tiempos de
prensado a escala de laboratorio en un 20 %. A escala industrial, durante la implementación
de la metodología desarrollada en este proyecto, la disminución del tiempo de prensado fue
de 11 %, manteniendo la calidad del producto.
Se consiguió una reducción importante en el tiempo de ajuste de nuevas condiciones
de operación del prensado que afectan la calidad, productividad y rentabilidad al usar
la metodología de este proyecto. Específicamente, con la reducción significativa del
tiempo de ajuste de condiciones de operación de pueden bajar los porcentajes de
tableros soplados y mejorar la variabilidad de las propiedades físicas y mecánicas de
los tableros.
El producto de este proyecto, basado en una metodología, es extrapolable a otro tipo de
industrias de fabricación de materiales en base a madera abriendo nuevas oportunidades de
desarrollo y transferencia tecnológica.
PUBLICACIONES:
-
Oyarzún P., Ballerini A., Gacitúa W., 2003. Estudio de compuestos plástico-madera:
Desarrollo de una Metodología de evaluación de la adhesión interfacial. Maderas
Cs.& T., Vol. 5-1
PRESENTACION EN CONGRESOS Y/O EVENTOS:
-
I Coloquio de Macromoléculas, organizado por la División de macromoléculas de la
Sociedad Chilena de Química. Tomé:2002. “Uso de espectroscopía microdieléctrica
en el estudio del fraguado de polímeros termoendurecibles”.
-
B. Sandoval – W. Gacitúa – A. Ballerini. 2002. "Estudio del Proceso de Prensados
de Tableros MDF Mediante Análisis Microdielectrico (Dea)". II Congreso IberoAmericano de Pesquisa e Desenvolvimento de Produtos Florestais. I Seminario Em
Tecnologia da Madeira e Produtos Não-Madeiráveis. Universidad Federal do Paraná,
Departamento de Tecnología Forestal, e a Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná.
Curitiba Brasil.
-
R. Moya – A. Ballerini– W. Gacitúa. 2002. "Monitoreo de las Propriedades
Dieletricas In Situ de la Resina Fenol Formaldeido En La Fabricación de Tableros
Contrachapados". II Congreso Ibero-Americano de Pesquisa e Desenvolvimento de
Produtos Florestais. I Seminario Em Tecnologia da Madeira e Produtos NãoMadeiráveis. Universidad Federal do Paraná, Departamento de Tecnología Forestal, e a
Fundação de Pesquisas Florestais do Paraná. Curitiba Brasil.
-
Además se realizo el seminario “Análisis Microdieléctrico y Térmico de Adhesivos
Fenol Formaldehído”, en el marco de las actividades del proyecto. Jueves 13 de Junio
de 2002, Auditorio de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Bío-Bío,
Concepción.
Expositores:
 Dr. Aldo Ballerini, Director del proyecto Fondef D00I1167. Titulo de la presentación:
“Monitoreo del fraguado de adhesivos fenol formaldehído, utilizando la técnica
Microdieléctrica”.
 Dr. Antonio Pizzi, Investigador Extranjero del proyecto Fondef D00I1167. Titulo de la
presentación: “Análisis térmico mecánico de adhesivos fenol formaldehído”.
TESIS:
Tésis Magister Ciencia y Tecnología de la Madera:
-
P. Oyarzún- A. Ballerini. 2003. “Desarrollo científico-tecnológico de compuestos
madera plástico. Evaluación de la Adhesión interfacial”.
-
M. Vidal – A. Ballerini. “Desarrollo de Diagrama para sistemas adhesivos
utilizando análisis térmico-mecánico”.