035 - Universidad Nacional del Nordeste

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDESTE
Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2000
Efecto de mezclas de PEG en la estabilidad dimensional de
Aspidosperma quebracho-blanco
Sanabria, Ernesto O. - Paz, José M.
Facultad de Agroindustrias - UNNE.
Comandante Fernandez Nº 755 - (3700) Pcia. Roque Sáenz Peña - Chaco - Argentina
E-mail: [email protected]
ANTECEDENTES
En la Argentina la región forestal Gran Chaco abarca 44 millones de hectáreas y constituye el Parque
Chaqueño. Debido a la gran utilización de los recursos forestales sin un manejo adecuado a lo largo de las
últimas décadas, esta gran región cuenta sólo con 9 millones de hectáreas bosque naturales manejables
económicamente.
Las principales especies forestales del parque chaqueño son Aspidosperma quebracho-blanco, “quebracho
blanco”, Schinopsis quebracho-colorado, “quebracho colorado santiagueño”, Schinopsis balansae,
“quebracho colorado chaqueño”, Ziziphus mistol, “mistol”, Prosopis alba y P. nigra, “algarrobo” y Prosopis
kuntzei, “itín”. De ellas la más abundante es Aspidosperma quebracho-blanco, que contribuye con más del
50 % de los recursos forestales disponibles, aunque no puede ser usada en la elaboración de bienes de alto
valor agregado, como muebles, pisos y aberturas, debido a su gran inestabilidad dimensional, con
coeficientes de contracción tangencial de 8,92 %. Dicha inestabilidad dimensional es uno de los mayores
problemas en el procesado y uso de la madera. (Coronel E. 1994)
Experiencias realizadas por diversos investigadores han mostrado que la contracción y el hinchamiento de la
madera pueden ser reducidos por diferentes métodos, Walker J.C.F. 1993 ; siendo uno de los más importantes
el engrosado de la pared celular, donde los químicos son depositados dentro de la misma, reemplazando parte
del agua. De esta manera la contracción puede ser total o parcialmente eliminada. Se utilizan diferentes
productos químicos: sales de sodio, bario y magnesio, azucares, polietilenglicol de diferentes pesos
moleculares, resinas sintéticas, Tsoumis G. , 1991. El polietilenglicol ( PEG ) es uno de los agentes más
efectivos utilizados para el engrosado de la pared celular. El tratamiento con PEG da mejores resultados
utilizando soluciones acuosas de 50 % de concentración en peso del polímero cuando es aplicado a la madera
verde. Kollman F. Kuenzi E. and Stamm A., 1975.
Utilizando PEG 400 y 1500 en Betula alba “abedul”, Merilouto,J., 1969 logró disminuir la contracción
radial y tangencial en 20 y 40 % respectivamente .
Investigaciones realizadas sobre la estabilidad dimensional de la especie Aspidosperma quebracho-blanco
Schlecht, utilizando extracto de quebracho colorado, a diferentes concentraciones, aplicando presión y vacío,
lograron reducir la contracción radial en un 20 %, Besold y Moreno, 1988.
El presente trabajo de investigación se realizó en el marco del Proyecto de Investigación P.I. Nº 544 “Efecto
del PEG en la pared celular de Aspidosperma quebracho-blanco Schlecht y su relación con la estabilidad
dimensional”, cuyos integrantes también presentaron un trabajo en el XXI IUFRO WORLD CONGRESS,
realizado en Malasia en agosto del 2000, donde utilizando PEG 600 se obtuvieron disminuciones del 58 % del
coeficiente de contracción radial de dicha especie.
Los antecedentes citados, junto con los requerimientos y el apoyo económico del sector industrial maderero
chaqueño y la necesidad de seguir mejorando la estabilidad de esta especie, llevaron a estudiar la influencia
de mezclas polietilenglicol en la estabilidad dimensional de la especie más abundante del Parque Chaqueño,
Por ello el objetivo de este trabajo es:
* Determinar el efecto de mezclas de PEG 300, 600 y 1000 en la estabilidad dimensional de Aspidosperma
quebracho-blanco Schlecht .
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MATERIALES Y METODOS
Se utilizaron para esta investigación muestras aserradas tangencialmente a partir de árboles de la citada
especie cuyo fuste útil tenía un diámetro medio de 35 a 45 cm, que corresponde al diámetro utilizado
industrialmente.
Las dimensiones de las muestras se adoptaron, teniendo en cuenta que se trabajaría en Planta Piloto, de la
misma sección transversal utilizada en la industria de pisos tarugados. Las Dimensiones de las muestras son
200 mm x 100 mm x 25 mm. Se utilizaron en todos los casos mezclas de PEG en solución acuosa al 60 %.
La Planta Piloto utilizada para esta investigación, tiene una capacidad de 0,045 m3, 1,05 m de longitud y 0,22
m de diámetro, fabricada con acero de 12 mm de espesor capaz de trabajar a presiones interiores de 20
kg/cm2, Foto Nº 1. Además se utilizaron estufas con circulación forzada de aire con control automático de
temperatura, Balanza analítica marca Denver I.C, con precisión 0,01 gr y calibre marca Storm, con precisión
0,02 mm.
Foto N° 1 – Planta Piloto de Impregnación
Para llevar adelante la investigación se determinó el contenido de humedad de las muestras de acuerdo a la
Norma IRAM Nº 9532. Posteriormente las muestras se impregnaron con mezclas de PEG a través del proceso
Bethel , durante 3 horas en cada tratamiento, de acuerdo al diseño experimental adoptado. Posteriormente las
mismas fueron secadas hasta 10 % de contenido de humedad. Se adoptó como parámetro de control la
contracción, en la dirección tangencial. Por ser la contracción total proporcional al contenido de humedad
por debajo del PSF, se la calculó como:
Contracción Total (%) =
( L 28 − L10)
PSF
*
* 100
L 28
( PSF − 10%)
L28 = Dimensión radial al 27 % de CH
L10 = Dimensión radial al 10 % de CH
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El Diseño Experimental adoptado fue un Simplex-Centroide para mezclas, con una repetición en cada uno
de los vértices, utilizando 3 muestras por tratamiento. Se utilizaron soluciones acuosas de PEG 300, PEG 600
y PEG 1000 , con 60% de polímero, variando la concentración de cada PEG entre 20 % y 60 % .Siendo la
Variable Dependiente ( respuesta ) la Contracción Tangencial ( % ). La concentración de cada PEG en la
Mezcla se detalla en la Tabla N°1. ( Montgomery, 1991; Schmidt, 1992)
RESULTADOS Y DISCUSION
Los resultados obtenidos para cada tratamiento y sus repeticiones, se indican en la Tabla 1, donde se detallan
las contracciones tangenciales medidas entre el Punto de Saturación de la Fibras ( 27% ) y el 10% de
contenido de humedad.
Tabla 1- Respuestas – Contracción Tangencial
Tratamiento
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PEG 300
%
60
20
20
40
40
20
33,3
60
20
20
PEG 600
%
20
60
20
40
20
40
33,3
20
60
20
PEG 1000
%
20
20
60
20
40
40
33,3
20
20
60
Repetición 1
%
2,25
2,27
2,77
2,40
2,10
2,18
1,86
2,35
2,29
2,49
Repetición 2
%
2,74
1,81
2,31
2,56
2,38
1,96
1,78
2,51
2,07
2,59
Repetición 3
%
2,64
2,03
2,79
2,45
1,95
1,97
1,82
2,26
1,99
2,51
El análisis de varianza de los resultados mostró, con un 95 % de confianza, que los distintos PEG y las
interacciones PEG 300 – PEG 1000 y PEG 600 – PEG 1000 tienen influencia en el coeficiente de contracción.
El desajuste no fue significativo y los residuos se distribuyeron normalmente y sin autocorrelación, lo que nos
expresa que el diseño experimental adoptado ajusta a los datos.
Los resultados fueron analizados con el programa estadístico Statgraphics Plus V4.0 Professional for
Windows,1999.
Superficie de Respuesta Estimada - Contracción
Contracción
PEG 300 = 60%
2,7
2,5
2,3
2,1
1,9
PEG 600 = 60%
P
P
PEG 1000 = 60%
Figura 1: Respuesta Estimada - Contracción Tangencial
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Se observa gráficamente en la Figura Nº 1, Superficie de Respuesta Estimada para Contracción Tangencial,
el ajuste del modelo cuadrático, y que las altas concentraciones (60%) de los componentes de la mezcla
producen una contracción mayor de la madera, por lo que son perjudiciales para la estabilidad dimensional,
además se observa con claridad que mayores concentraciones de PEG 600 y PEG 1000 mejoran la estabilidad
dimensional.
La menor contracción tangencial fue obtenida, impregnando 3 horas con una solución acuosa , con 60% de
polímeros, con 20% de PEG 300, 46% de PEG 600 y 34 % de PEG 1000, que corresponde al punto P en la
Figura 1, con 1,9 % de contracción, lo que equivale a un 3,1 % de contracción tangencial total . Dicho
valor representa un mejora del 65,2 % con referencia al coeficiente de contracción total de la especie, Coronel
E. , 1994 .
Los resultados obtenidos proporcionan menor contracción que los obtenidos por Besold y Moreno con
sustancia tánicas y son un 62 % mejores que los obtenidos por Merilouto,J. en Betula alba “abedul”.
Hay que destacar además que estos resultados son un 12% mejores que los obtenidos por Paz y Col. , 2000,
utilizando PEG 600 en solución acuosa.
CONCLUSION
•
El uso de mezclas PEG de pesos moleculares 300, 600 y 1000, como agentes hinchantes de la pared
celular, produce una mayor disminución del coeficiente de contracción tangencial, que cuando se utiliza
soluciones con PEG de un solo peso molecular.
•
Los mejores resultados obtenidos, 3,1% de coeficiente de contracción tangencial, corresponden a una
solución acuosa , con 60% de polímeros, compuesta de la siguiente manera: 20% de PEG 300, 46% de
PEG 600 y 34 % de PEG 1000.
•
A efectos de mejorar aún más el coeficiente de contracción de la especie estudiada, y de acuerdo con los
resultados obtenidos, sería conveniente utilizar mezclas de PEG cuyos pesos moleculares varíen entre
500 y 1000.
BIBLIOGRAFIA
* Besold, G.; Moreno G., 1988, Estabilización dimensional de la madera de Aspidosperma quebracho-blanco
Schlecht por impregnación con sustancias tánicas, Congreso Forestal Argentino, Santiago del Estero,
Argentina, Tomo III, IV, 603 – 606.
* Coronel, E., 1994, Fundamentos de las propiedades físicas y mecánicas de la madera, El Liberal - Santiago
del Estero, 1era. Parte, pp 107 – 111.
* Merilouto J., 1969, Impregnation of bich veneer with polyethylene glycol, Paperi Ja Puu, 51 (3): 213-218.
* Montgomery,D. 1991, “ Diseño y Análisis de Experimentos”, Grupo Editorial Iberoamérica, Méjico.
* Paz, J.M. , Sanabria E.O. 2000, “Dimensional Stabilization ofAspidosperma quebracho-blanco with
polyethylene glycol”, XXI IUFRO WORLD CONGRESS, Malasia ,2000, Vol 3, pp. 236-237
* Schmidt, S.; Launsby, R., 1992, “Understanding Industrial Designed Experiments”,Air Academy
Press,Colorado ,USA.
* Tsoumis, G., 1991, Science and technology of wood, Chapman and Hall, New York U.S.A., pp 155 – 158.
* Walker, J.C.F., 1993, Primary Wood Processing, Chapman and Hall, Great Britain, pp 112 - 118