FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ 1 UNIVERSIDAD DEL BIO-BIO FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA EN MADERAS FABRICACION DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALYPTUS NITENS: ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO AUTORES: ARCOS SANCHEZ, PATRICIO EDUARDO - ALLEN MERELLO, JAVIER EDUARDO PROFESORES GUIA: BALLERINI ARROYO, ALDO - BUSTOS AVILA, CECILIA DEL CARMEN - GACITUA ESCOBAR, WILLIAM A. MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO CIVIL EN INDUSTRIAS FORESTALES CONCEPCION, 2005 AGRADECIMIENTOS. Les manifestamos nuestra gratitud a cada una de las personas que contribuyeron a nuestra formación personal. Agradecer ante nada a Dios por el conocimiento, sabiduría, inteligencia, energía y fuerza que nos brindo durante esta etapa de nuestras vidas.
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Figura N° 2.1 : Esquemas de tipos de OSB Waferboard (SBA, 1995)
2.6.3 Usos y aplicaciones.
El OSB tiene aplicaciones muy variadas en el sector de la construcción de
viviendas, en todos los tipos existentes, dentro de los cuales se puede mencionar:
bases de cubiertas de techos, revestimientos de tabiques estructurales, pisos,
escalas, vigas doble T, forros de aleros, etc. (APA, 1994).
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2.6.4 Etapas y equipos del proceso de producción.
La secuencia de las etapas generales del proceso de producción de OSB
se muestran en la Figura N° 2.2, y serán brevemente descritas a continuación:
Figura N° 2.2 : Diagrama de Flujo de Planta Productora de Tableros OSB. (APA,
OSB Technolgy,2002)
2.6.4.1 Materia prima: El flujo comienza con la materia prima leñosa, que pueden
ser de una especie o una mezcla de ellas. Si se utilizan mezclas es importante
que ésta sea fija para así ajustar los requerimientos de resina en la planta.
Para la industria de OSB se utilizan trozos de pequeño diámetro de
coniferas y/o latifoleadas, que por lo general provienen de faenas de raleo.
Pueden llegar a la fabrica de diferentes largos, donde si es necesario deben ser
trozados antes de entrar al descortezador para ser introducidos a las piletas de
maceración. El trozado es en largos que fluctúan entre 2,4 y 4 metros
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dependiendo del tipo de pileta de remojo, tipo de descortezador y máquina
productora de hojuelas.
2.6.4.2 Piletas o estanques de remojo: El objetivo de esta operación es descongelar
los rollizos en los tiempos de invierno y ablandar la corteza para facilitar el
descortezado, además de servir para remover la tierra y piedrecillas que traen los
trozos y ocasionan un mayor desgaste de los cuchillos. Los trozos entran por un
extremo y salen por el otro, la temperatura del agua es de 38 °C y el lapso de
estadía de los trozos dentro de las piletas fluctúa de 4 -10 horas.
2.6.4.3 Descortezado: En general, se prefiere la madera descortezada ya que la
corteza hace aumentar el consumo de resinas, aparte que contribuye a reducir la
resistencia de los tableros, especialmente cuando ésta se ubica en las caras o
superficies de los paneles.
Por lo general, el descortezado se realiza en un descortezador de anillos
(Figura N° 2.3), pudiendo ser utilizado también un descortezador de tambor.
Figura N° 2.3: Esquema de descortezado de anillos utilizado en el proceso inicial
de la producción del OSB (APA, OSB Technology, 2002)
2.6.4.4 Obtención de hojuelas: Existen básicamente tres tipos de máquinas para
obtener las hojuelas: de anillos, de tambor y de disco. Los distintos métodos usan
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un principio similar de corte; cuchillos afilados y ajustables penetran la madera,
sacando hojuelas de un espesor predeterminado. La Figura N° 2.4 ilustra los
cuchillos de la máquina hojuelera en posición junto con los trozos en la fabricación
de hojuelas de excelente calidad.
Figura 2.4: Cuchillos en la obtención de hojuelas (APA, OSB Technology, 2002)
2.6.4.5 Silos húmedos: Las hojuelas recién producidas, o húmedas, son
generalmente almacenadas en dos silos: para las caras y alma de los paneles,
respectivamente. Los silos están diseñados para que las partículas tengan un flujo
continuo (Figura N° 2.5), evitando que queden almacenadas de forma
permanente. Desde aquí las hojuelas son transportadas a los distintos
secadores.
Figura N° 2.5 : Movimiento continuo en el silo húmedo (APA, OSB Technology,
2002)
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2.6.4.6 Secado de las hojuelas: Las hojuelas son secadas en un secador rotatorio
que calienta en forma directa, a través del cual pasan las partículas
(Figura N° 2.6). Estos equipos normalmente trabajan a temperaturas muy
elevadas, comenzando con una temperatura de 700+/- 100 °C y finalizando con
200 +/- 50 °C. Las hojuelas deben alcanzar una humedad de un 4%, aunque se
utiliza mucho la diferencia de humedad de las hojuelas entre centro y cara del
tablero, siendo de un 7 a 8% el contenido de humedad para las hojuelas que serán
utilizadas en la superficie del panel y de un 4% para las del alma.
Figura N° 2.6: Secador
rotatorio de hojuelas (APA,
OSB Technology, 2002)
2.6.4.7 Silos secos: Una vez secas, las hojuelas para las caras y alma, se
almacenan separadamente en dos silos.
2.6.4.8 Tamizado de las hojuelas: Desde los silos secos, las partículas pasan a los
clasificadores o mallas vibratorias, con el fin de separar las hojuelas de dimensión
deseadas de los pedazos mayores y de los finos. La remoción de los finos es
importante para disminuir el consumo de resina.
2.6.4.9 Encoladuras y mezcladoras: Se utilizan dos mezcladoras y encoladoras: una
para las hojuelas de caras del tablero y otra para las del centro. Existen diversos
sistemas para el encolado y mezclado de las hojuelas, pero el objeto central es
lograr una distribución pareja y uniforme de las resinas, ceras y otros posibles
aditivos, sobre las hojuelas. La cantidad de resina empleada en la fabricación del
OSB varía entre un 2% para interior y 6% exterior con respecto al peso seco de la
madera. La resinas utilizadas para el proceso son resinas fenólicas, isocianatos
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(MDI) o una mezcla de ambas. La Figura N° 2.7 ilustra el tipo de encoladora más
utilizado en la industria del OSB.
Figura N° 2.7 : Encoladora tradicional para el encolado de hojuelas (APA, OSB
Technolgy, 2002)
2.6.4.10 Formado del mat o colchón: Las máquinas formadoras permiten distribuir
las hojuelas sobre una bandeja de aluminio (Figura N° 2.8), de tal forma que las
diferentes capas estén orientadas perpendicularmente entre sí, formando así una
lámina de tres capas, pudiendo también fabricarse de hasta cinco capas. A
diferencia de las máquinas formadoras de los otros tipos de tableros de partículas
(Waferboards), la formadora de los paneles OSB tiene incorporado un sistema de
orientación de las partículas el cual puede ser mecánico o electrostático.
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Figura Nº 2.8 : Sistema de orientación mecánica en la formación del tablero (APA,
OSB Technology, 2002)
2.4.6.11 Prensado en caliente: El objetivo del prensado en caliente es comprimir el
mat a dimensiones finales del tablero, permitiendo el curado de las resinas
mediante la transferencia de calor y remoción de la humedad. El tipo de prensa
utilizada puede ser: prensa multiplatos (Figura N° 2.9), uniplato o continua. Las
temperaturas de prensado fluctúan entre 200°C a 230°C y la presión específica
que se aplica es de 40 - 45 kg/cm2.
Figura N° 2.9: Prensado en caliente de tableros en prensa multiplatos (APA, OSB
Technology, 2002)
2.4.6.12 Terminación de los tableros: Consiste en un par de sierras que formatean
los bordes al tamaño final (Figura N° 2.10A). A continuación los tableros pasan a
las lijadoras (Figura N° 2.10B), que le dan el acabado superficial, además de pulir
los bordes.
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Figura N° 2.10: Ilustra la fase final de los tableros OSB: Formateado (A) y Lijado
(B), (APA, OSB Technology, 2002)
2.7 FABRICACIÓN DE TABLEROS CONTRACHAPADOS
2.7.1 Definición.
El contrachapado, está compuesto por varias capas de madera unidas con
cola o resina sintética. Las capas se colocan con la veta orientada en direcciones
diferentes (figura 2.11), en general perpendiculares unas a otras, para que el
conjunto sea igual de resistente en todas las direcciones.
Figura N° 2.11 : Orientación de las chapas en tablero contrachapado
2.7.2 Características del panel.
La calidad de un contrachapado viene dada por la calidad de sus chapas y
el tipo de adhesivo empleado en su fabricación. Existen las siguientes clases de
contrachapado:
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1.- Contrachapado de interior. Sirve para aplicaciones de interior no
estructurales y normalmente tiene una cara de mayor calidad que la otra.
2.- Contrachapado de exterior. Los hay para exposición total o parcial al
exterior y sirve para aplicaciones no estructurales.
3.- Contrachapado estructural. Está indicado para usos industriales en los
que la resistencia y durabilidad son las características primordiales.
2.7.3 Usos y aplicaciones.
Los tableros contrachapados son especialmente aptos para usos que
requieran una elevada resistencia y rigidez, siendo sus aplicaciones más
importantes los embalajes industriales y elementos resistentes para construcción
como cubiertas, cerramientos, tabiques, encofrados, suelos para transportes,
suelos industriales especiales, construcción naval, etc. Sus propiedades y
posibilidad de curvado también le abre importantes posibilidades de mercado en
elementos de mobiliario y decoración.
2.7.4 Descripción del proceso.
A continuación se presenta el proceso de fabricación de tableros
contrachapados (figura Nº 2.12) y una descripción de cada una de estas etapas
existentes en éste.
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Figura N° 2.12 : Proceso fabricación tableros contrachapados (Paneles Arauco 2003).
2.7.4.1 Recepción, almacenamiento y manejo de trozos: La materia prima es recibida
en forma de trozos descortezados, los que son almacenados temporalmente en un
patio de acopio denominado patio de maderas. La función de esta etapa es
verificar la calidad de la madera.
Los trozos descortezados se encuentran bajo riego para mantener su
humedad, con el objetivo de evitar la proliferación de hongos que manchen la
madera.
2.7.4.2 Macerado: En esta etapa, los trozos son introducidos en túneles de
macerado con el objeto de lograr su ablandamiento y plasticidad mediante la
saturación de agua (figura Nº 2.13). En los túneles, los trozos son sometidos a
una ducha de agua caliente (80 °C), por un período de tiempo de 18 horas como
mínimo.
El sistema de macerado con agua caliente está constituido por un
intercambiador de calor, con aspersores y un eficiente sistema de recirculación
que permite recuperar el agua no absorbida por los trozos.
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Figura N° 2.13: Macerado de troncos
2.7.4.3 Debobinado: Los trozos, provenientes de la etapa de macerado y con una
temperatura interna de 40 °C aproximadamente, son alimentados a una cinta
transportadora desde donde son tomadas por brazos mecánicos que hacen girar
el trozo en 360°. Durante esta rotación se realiza una exploración del trozo, con
cámaras láser, a objeto de determinar la posición de los ejes del mayor cilindro
posible del trozo y aprovechar, de este modo, al máximo la materia prima.
A continuación los trozos pasan al torno debobinador donde mediante
cuchillos, se producen las chapas de madera (figura Nº 2.14).
Cuando el torno debobinador comienza a generar una chapa uniforme, la
compuerta de rechazo se cierra, pasando la chapa hacia una cinta distribuidora y
posteriormente hacia un transportador de bandejas.
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Figura Nº 2.14: Debobinado de troncos para obtención de chapas.
2.7.4.4 Cortadora rotatoria: En esta etapa se eliminan mediante cortes aquellos
defectos que aparecen en la chapa debobinada, además, la chapa es
dimensionada según los formatos requeridos, generándose dos productos; Chapa
entera y pedazos de chapa aprovechable (randoms).
Las chapas enteras son apiladas automáticamente y los randoms en forma
manual, clasificándose en tres categorías dependiendo de su contenido de
humedad (alta, medio o baja), a objeto de optimizar la posterior etapa de secado.
2.7.4.5 Secado: Las chapas de similares características son llevadas a un
transportador almacenador, el cual las ingresa a las plataformas de alimentación
del secador, desde donde son distribuidas a los rodillos de alimentación del
secador. A continuación la chapa recorre las secciones del secador, en las que
va perdiendo humedad por la aplicación de aire caliente (180 a 200°C) en
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circulación. La eliminación de aire húmedo se realiza por medio de ventilas
ubicadas en la parte superior del secador.
Al salir la chapa del secador, se le reduce la temperatura en secciones de
enfriamiento, mediante la aplicación de aire succionado desde el exterior y puesto
en contacto directo con la superficie de la chapa.
2.7.4.6 Ensamble de Caras Intermedias: Los randoms y chapas con defectos son
llevados a la línea de composición, donde se alimentan en forma manual a las
máquinas ensambladoras (composer) para la detección y eliminación de defectos
mediante cuchillos.
Las chapas libres de defectos, por su parte, son pegadas lateralmente con
hilo termofundente. El paño formado es posteriormente cortado en dos chapas
iguales, siguiendo la dirección de las fibras, en una sierra circular de gran tamaño
denominada stack saw.
2.7.4.7 Parchado: Aquellas chapas que luego de la etapa de secado presentan
defectos como nudo muerto, bolsillos de resinas y orificios, son conducidas a la
etapa de parchado donde el defecto es reemplazado por un parche, elevando la
calidad de la chapa para el posterior armado del tablero.
2.7.4.8 Prearmado: Esta sección recibe los paquetes de chapas provenientes de la
etapa de secado y parchado. En esta etapa, parejas de operadores arman
paquetes de tableros, con sus correspondientes caras, frasearas e interiores, en
forma secuencial.
2.7.4.9 Encolado: En las máquinas encoladoras, los tableros de madera
contrachapada (cortos o largos) son dispuestos perpendicularmente entre sí. El
número de chapas por tablero es impar, la cantidad depende del espesor de cada
chapa y del espesor final del tablero; además del tipo de adhesivo a utilizar.
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Los tableros de chapas largas son empujados por un operador, hacia el
interior de la máquina (figura Nº 2.15), mientras que las chapas cortas son
succionadas e impulsadas a los rodillos aplicaderos de adhesivo fenólico por el
alimentador de chapas.
Figura N° 2.15: Encolado de chapas mediante encoladora de rodillos.
2.7.4.10 Prensado: Operadores ingresan los tableros individualmente al cargador de
la prensa. Cuando la prensa está punto de concluir un ciclo de prensado, el
cargador sube hasta posicionarse frente a los platos de la prensa y espera hasta
que ésta se abra para ingresar las bandejas. El tiempo de prensado se realiza
dependiendo del espesor del tablero. Una vez finalizado el prensado, a los
tableros se les da un baño spray con agua fría para mantener la rigidez del
tablero.
2.7.4.11 Poly Patch: Una vez enfriados, los tableros son transportados (cuando
requieren aumentar su calidad) a la mesa de alimentación de la Poly Patch, en
esta máquina se perfora el defecto hasta la primera capa del tablero, antes de
llegar al adhesivo, para luego aplicar una pasta sintética a base de poliuretano.
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2.7.4.12 Escuadrado: En esta sección, los tableros provenientes del área de
almacenamiento post -prensado o desde la Poly - Patch, son dimensionados en
forma exacta, primero en su ancho y posteriormente en su largo
2.7.4.13 Lijado: Los tableros son conducidos, desde la línea de escuadrado o
dimensionado hasta la estación de alimentación de la línea de lijado (figura Nº
2.16). Los tableros ingresan a la lijadora, pasando primero por los rodillos
calibradores y después por la unidad de terminado, compuesta por rodillos y
patines de acabado.
Figura N° 2.16 : Lijado de tableros contrachapados.
2.7.4.14 Empaquetado: Las pilas de tableros terminados provenientes de la áreas
de clasificación, reclasificado, reparación de defectos, ranurado y dimensionado,
son ingresadas vía grúa horquilla a un transportador de rodillos, donde los
operadores verifican que cada paquete venga con su correspondiente etiqueta de
identificación.
2.8 PRENSADO EN CALIENTE.
La densidad y el espesor final del panel OSB (Oriented Strand Board)
determinan la cantidad de hojuelas en un área determinada. En los OSB la
posición de los elementos de madera no es uniforme, existen vacíos en el colchón,
ésto dado por la inclinación de las hojuelas formando una estructura no
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homogénea. La distribución horizontal de la densidad del panel es la evidencia
más obvia de la aleatoriedad del proceso de la formación del colchón.
Durante la compresión en caliente del colchón libremente formado se
realiza un espesor ya establecido entre dos platos de metal bajo temperatura y
presión elevadas. El calor es conducido hacia el interior del colchón. Es
necesario un tiempo y una adecuada temperatura para que el adhesivo pueda
curar en el interior del colchón, ésto además determinará la presión alcanzada por
el ciclo de compactación. La alta temperatura en la cara del panel evapora el
agua presente en las hojuelas.
El vapor se mueve desde la cara hacia el centro, donde se condensa hacia
zonas más frías para luego evaporarse nuevamente aumentando así la
temperatura en el centro del tablero (figura Nº 2.17). El calor entregado y la
humedad concentrada producto de la migración de vapor también ablandan los
polímeros presentes en la pared de la célula. El efecto de plastificación sobre la
madera es diferente en diversas capas horizontales del colchón debido a la
distribución desigual de la humedad y de la temperatura (Balasz y Zombori, 2001)
Figura N° 2.17: Curva Típica de presión específica. (A): Cierre prensa, (B):
Transiente de relajación, (C): Relajación asintótica, (D): Descompresión,
(Humphrey, 1991, citado por Gacitúa, 1996)
Presión Platos
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2.8.1 Transferencia de calor y humedad.
La fuente principal de calor es la generada por la prensa, la polimerización
de la resina y la compactación del colchón también genera calor internamente.
El calor generado es transportado por la combinación de tres mecanismos
básicos: conducción, convección, y radiación (Balasz, Zambori, 2001). La
conducción implica transferencia de energía a través del contacto de materiales de
diversa temperatura, la convección implica el traspaso térmico entre una superficie
y un fluido móvil a diversas temperaturas, y la radiación es la transferencia de
energía a través de ondas electromagnéticas cuando no existe un medio de
transporte. Aunque los tres modos se manifiestan durante la compresión en
caliente, su importancia relativa es diferente y su contribución a los cambios del
traspaso térmico durante el ciclo de prensado. La conducción es el modo
principal del traspaso térmico cuando las superficies con diversas temperaturas
están en contacto. Por lo tanto, la conducción a través del manto transfiere la
mayor parte del calor. La contribución de la conducción al traspaso térmico dentro
de la estructura del manto es también relevante, consigue que el agua se evapore
en forma rápida y el colchón adopte el espesor deseado.
2.8.2 Trasferencia de masa.
Una diferencia esencial entre los materiales sintéticos compuestos y a base
de madera es la cantidad substancial de agua presente en una estructura de
madera . Además, el agua puede estar en tres formas en la estructura del manto:
agua libre (líquida) que llena parcialmente los lúmenes de la célula y el espacio
entre las hojuelas y el vapor de agua llenando la porción restante en los lúmenes
de la célula y del agua ligada en los enlaces de puente de hidrogeno de la pared
celular. Debido al contenido de agua inicial en las fibras (máximo 12 %) es poco
probable que el agua (líquida) libre esté presente en los espacios vacíos al
principio del proceso de la compresión, pero como el vapor caliente alcanza el
centro del colchón, puede condensar, creando agua líquida. Además, la resina
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tiene típicamente 50-55 % del contenido en agua, por lo tanto está introduciendo
una pequeña cantidad de agua líquida en el colchón. Las dos fases principales en
el colchón son la mezcla del gas de vapor de aire en los lúmenes de la célula y en
el espacio entre las hojuelas, y el agua ligada en la pared celular. Los
mecanismos del transporte para cada uno de las fases se derivan en el caso
generalmente más factible. La fase gaseosa (vapor y aire) es transportada por
dos mecanismos dentro del colchón; por el flujo debido a la diferencia de presión y
la difusión debido a la diferencia de presión parcial. Los mecanismos principales
que atraviesan medios porosos son el flujo laminar (viscoso), turbulento, y del
resbalón (Siau, 1984). La presencia del flujo turbulento es solamente probable
durante la inyección a vapor y el flujo del resbalón es insignificante en el caso de
presiones convencionales. Se asume que el flujo laminar y los otros dos
mecanismos del flujo del gas fueron descuidados (Kamke y Wolcott, 1991).
2.8.3 Desarrollo de resistencia de la unión adhesiva.
La unión adhesiva se logra a través de una combinación interna de madera-
adhesivo-madera, la cual se logra por una adecuada deformación de la madera,
en busca de un valor máximo bajo un mínimo de presión y la existencia de una
capa continua para el flujo de las gotas individuales de resina (Back, 1987, citado
por Gacitúa, 1996). La temperatura en el colchón debe ser controlada para lograr
una máxima deformación de la madera antes que se inicie el proceso de curado,
dado que la viscosidad del adhesivo se incrementa notablemente al fraguar. Otra
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variable de cuidado es la humedad, dado que interactúa con el polímero madera
para afectar la Tg, repercutiendo en la deformación de ésta.
La acción del adhesivo tiene directa relación con los valores de adhesión
interna del tablero (citado por Back, 1987, citado por Gacitúa, 1996).
2.9 ADHESIVO FENOL - FORMALDEHÍDO.
Baekeland, gran responsable del desarrollo de las resinas fenol-
formaldehído, estableció que se podía formar un producto de importancia
comercial bajo las condiciones correctas de reacción (Pizzi, 1983). Este también
patentó varias aplicaciones para este nuevo material (Knop 1985). En 1912,
Baekeland sugiere que las resinas de fenol formaldehído podrían usarse como un
adhesivo para madera (Skeist, 1966, citado por Núñez, 1998). Muchos esfuerzos
se han hecho para lograr la explotación comercial del fenol formaldehído, la que
no fue posible hasta 1930, en que los alemanes lograron hacer una película
adhesiva, que se utilizó para la fabricación de maderas duras, para decoración
(Pizzí, 1983; Skeist, 1966). Hoy en día, las resinas fenol-formaldehído son
ampliamente utilizadas en una gran diversidad de tableros, tales como
contrachapados de maderas duras y blandas, tableros de partículas y OSB,
permitiendo su uso en exterior en virtud de sus buenas propiedades de resistencia
a la humedad (Haygreen, 1989; Maloney, 1977; Walker 1993, citado por Núñez,
1998). En el campo de los adhesivos una resina de fenol - formaldehído, llamada
comúnmente cola fenólica, o más simple, una cola "F. F", es un producto de
condensación del formaldehído y un fenol monohídrico (séller, 1885; Houwink
1973, citado por Núñez, 1998)
2.9.1 Mecanismos de reacción.
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La resina fenol formaldehído es una mezcla de polímeros de diferentes
pesos moleculares, formas y grado de substitución con grupos metilol y uniones
puente metileno. A partir del tipo de fenol, razón molar formaldehído / fenol, tipo y
cantidad de catalizador y tiempo total de reacción se puede obtener adhesivos con
diferentes propiedades al igual de lo que sucede en la fabricación de una urea
formaldehído (Marra, 1992, citado por Núñez, 1998). Estos adhesivos se
obtienen por reacciones secuenciales de monómeros disfuncionales (aldehído)
con monómeros de funcionalidad mayor a 2 (fenol). Se podría definir que las
principales reacciones durante el fraguado del fenol formaldehído son las
reacciones de adición y condensación que ocurren en forma paralela (Marra,
1992).
En la primera etapa de la reacción, el formaldehído se adiciona a la
molécula de fenol para formar metilol fenol. El que inicialmente puede ocurrir en
las posiciones 2,6 (orto), o 4 (para ) del anillo bencénico, en ésta etapa no existe
pérdida de átomos. En la segunda etapa de reacción, el formaldehído entrega un
grupo hidroxilo (OH), el cual toma un átomo de hidrógeno de una molécula de
fenol para formar una molécula de agua. Este fenómeno provoca que las
moléculas que han participado entregando estos grupos y átomos se conviertan
en moléculas altamente reactivas, y por lo tanto, formarán enlaces puente
metileno cuando se aproximen unas a otras (Marra, 1992).
2.9.2 Etapas de curado de las resinas.
Tanto las resinas de tipo Resol como las Novolacs, pasan por varias etapas
de curado, desde la reacción inicial hasta la final. Los resols generalmente curan
sólo con aplicación de calor, no requiriendo agregar un endurecedor adicional. El
curado de los resols se produce en tres etapas A, B, C (Marra, 1992, citado por
Núñez, 1998).
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El resol de la etapa A; es decir, el resol inicial es de bajo peso molecular,
siendo un material líquido y soluble en solventes orgánicos. Al comenzar a
aplicar calor, el resol de la etapa A se convierte en resol de etapa B o "resitol", que
es un material generalmente sólido, insoluble pero susceptible de ser hinchado por
solventes y ablandado por calor. Los resitols son una etapa intermedia de
reacción de resina fenólica donde el entrecruzamiento es parcialmente
completado. Un mayor calentamiento de la resina resitol, hará llegar al polímero
a la etapa C o "Resita", que es un material o polímero sólido insoluble e infundible,
con un elevado peso molecular producto del gran entrecruzamiento alcanzado.
De esta manera la resina obtenida en esta etapa es una resina termoendurecible
(Knop, 1985; Pizzi, 1983; séller, 1985).
En cada etapa se puede visualizar un amplio rango en el tamaño de las
moléculas. En la etapa A, existe esencialmente una mezcla de mono y dímeros
con una viscosidad en la que hay una abundante cantidad de agua. En la etapa B,
se tiene la formación de prepolimeros. En la etapa C, se puede considerar la
existencia de una molécula gigante, que es el resultado de los enlaces químicos y
entrecruzamiento de la etapa B (Marra, 1992, citado por Núñez, 1996).
2.10 MONITOREO DEL CURADO DIELÉCTRICO.
El monitoreo del curado dieléctrico involucra la evaluación de los cambios
en la viscosidad y estado de curado de un sistema termoestable a través de los
cambios en las propiedades dieléctricas del material (figura Nº 2.18). Con el uso
de sensores dieléctricos remotos, las medidas pueden hacerse en los ambientes
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42
reales del proceso como prensas, autoclaves, y hornos. (Holometrix Micromet,
2002).
Figura N° 2.18: Desfase producido entre el voltaje y la corriente en la
medición dieléctrica (Holometrix Micromet, 2002)
Todas las medidas dieléctricas son hechas fundamentalmente midiendo el
voltaje y corriente entre un par de electrodos para determinar la conductancia y
capacitancia entre esos electrodos. La conductancia es una medida de la
disipación de la energía del material, mientras que la capacitancia es una medida
del almacenaje de la energía del material. En la evaluación dieléctrica, la
conductancia del material es la de mayor interés. El uso de un voltaje entre un
par de electrodos creará un campo eléctrico que obliga a esos iones a moverse a
partir de un electrodo al otro. Los iones producen fricción viscosa mientras
atraviesan un medio lleno de las moléculas (figura Nº 2.19), por lo tanto su
movilidad en este medio determina la conductividad. Se debe tener presente que
la resistencia es lo contrario de la conductividad, luego podemos ver cómo la
resistencia se relaciona directamente con la viscosidad. Los iones que
atraviesan un material muy fluido o acuoso tienen una alta movilidad y
conductividad dando por resultado una baja resistencia correlacionada con una
viscosidad baja. Inversamente iones que fluyen en un material muy rígido tienen
una movilidad y conductividad baja, lo que corresponde a una alta viscosidad. Es
importante notar, que más allá de algún punto en el curado, la viscosidad física
aumentará tan alto que no es posible medirla, aunque la reacción de
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43
entrecruzamiento no ha alcanzado su máximo. Debido a que la polimerización
creciente continúa afectando el movimiento iónico, las mediciones dieléctricas
entregan información más allá del tiempo en el cual el ion y la viscosidad física se
desvían. Por ésto, y con la interpretación apropiada, las medidas dieléctricas son
útiles a lo largo de todo el curado para poder determinar los cambios en la
viscosidad y rigidez del polímero (Internet, Holometrix Micromet, 2002).
Figura N° 2.19: Comportamiento Iónico y dipolar (Holometrix Micromet, 2002)
2.10.1 Datos del logaritmo de la viscosidad iónica.
Los datos de la viscosidad iónica son mostrados en la figura N° 2.20 , nos
indica el fraguado de una muestra poliéster. El registro de la disminución inicial
de la viscosidad iónica es el resultado del cierre de la prensa y el material que
viene en contacto con el sensor.
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44
Figura N° 2.20: Registro de la viscosidad iónica y su primera derivada durante el
curado del compuesto de poliéster (Holometrix Micromet, 2002)
La disminución más gradual es causada por la disminución de la viscosidad
del compuesto mientras se calientan los platos disminuyendo la movilidad iónica.
A medida que la temperatura del compuesto se eleva, la reacción se inicia
(provocando una disminución en la movilidad iónica debido al entrecruzamiento) y
la reacción compite con el efecto de la temperatura. Esto produce un mínimo en
el logaritmo de la viscosidad iónica seguida por un aumento rápido en la
viscosidad mientras la reacción de entrecruzamiento empieza a dominar.
Gradualmente, a medida que la reacción desacelera, la tasa de incremento
de la viscosidad iónica también desacelera; mostrando que el curado está cerca
de su finalización (Internet, Holometrix Micromet, 2002). La figura Nº 2.21
muestra las características específicas (puntos críticos) que describen las
características del curado del polímero.
Figura N° 2.21: Puntos críticos en la curva del logaritmo de la viscosidad iónica
en el curado de una muestra de poliéster (Holometrix Micromet, 2002)
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45
2.10.1.1 Punto de flujo (Flow Point): se define como el tiempo al que el
logaritmo de la viscosidad iónica cruza un límite definido por el usuario (la
viscosidad crítica). El Punto de Flujo comienza a menudo cuando el material ha
hecho el contacto con el sensor.
2.10.1.2 Mínima viscosidad (Viscosity Minimun): se define como el tiempo y
valor mínimo de la viscosidad iónica. El Mínimo de la viscosidad se usa para
descubrir cuando el material ha alcanzado su máximo en el flujo.
2.10.1.3 Pendiente Máxima (Gelation Inflection): se define al tiempo y valor
máximo en la pendiente de la viscosidad iónica. La pendiente Máxima identifica
el tiempo y la tasa de máxima reacción. Un mayor valor de tasa máxima de
reacción indica una mayor velocidad de entrecruzamiento y un tiempo menor
indica una reacción más retardada.
2.10.1.4 Fin del curado (Endpoint): se define como el tiempo al que la
pendiente de la viscosidad iónica pasa a través de un valor definido por el usuario
(la pendiente crítica) asociado con el logro de un estado de curado deseado para
el material. Para control de la viscosidad, el punto de finalización del curado
puede ser usado para activar el desmolde o desprensado viscosidades Cte.
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46
CAPITULO III: MATERIALES Y METODOS
3.1 METODOLOGÍA.
La metodología empleada se inicia con la obtención y clasificación de
materia prima (madera), para luego ser utilizada en la caracterización de la
madera y fabricación de los diferentes tipos de tableros.
Para la caracterización de la especie se analizaron tanto propiedades
físicas como mecánicas para las diferentes edades según la norma chilena, y las
cuales se seleccionaron según aspectos de interés durante la fabricación de
ambos tableros.
Se fabricaron tableros OSB y contrachapados a escala de laboratorio en
dimensiones de 12 x 500 x 500 mm, con diferentes variables edades de la
madera, cantidades de adhesivo, tiempos de prensado y temperaturas de platos,
las cuales se detallan en cada sección. Todas estas variables fueron propuestas
en base a necesidades actuales de las empresas y características de los
adhesivos utilizados. Además, se monitoreó el comportamiento dieléctrico
mediante sensores microdieléctricos. En los tableros OSB las mediciones se
realizaron al colchón completo, mientras que para el contrachapado las lecturas se
efectuaron en la línea de cola central, es decir, entre las chapas 3 y 4. También
se evaluaron las propiedades mecánicas de flexión y tracción perpendicular, para
los OSB, y cizalle para los tableros contrachapados. Además, se realizaron
mediciones adicionales de temperatura en el centro del tablero y análisis DMA
para las resinas fenólicas utilizadas.
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3.2 EQUIPOS
PRENSA HIDRAULICA AUTOMATIZADA Marca : Dummont
Fuerza total : 250 toneladas
Dimensión de platos : 600 x 600 (mm)
Sistema de control : Automático OPTO 22
Velocidad de subida : 12 - 14 (mm/s) en vacío
Presión máxima específica : 70 (kg/cm2) -A = 3600 (mm2)
Temperatura máxima : 230 °C
Accionamiento : Hidráulico, de simple efecto
Diámetro interior pistón : 390 (mm)
ANALIZADOR MICRODIELECTRICO
Marca : Eumetric System III Microdielectrometer
Rango de medición
Frecuencia : 0,001 - 100,000 (Hz)
Amplitud : -50 y -1 (dB).
Fase : 0,0 +/- 180°.
Para realizar las mediciones con el analizador microdieléctrico, se utilizó la
caja de media conductividad, que posee las siguientes características:
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INTERFACE DE MEDIA CONDUCTIVIDAD
Conductividad : 10-13 a 10 –3 Siemens/cm Viscosidad Iónica : 1013 a 10 3 Ohm/cm Medidas : Factor de pérdida, grado de curado,
temperatura con termocupla Sensores : Idex, Monotrodo. Frecuencia : 1 a 100.000 Hz
Termocuplas : K
Para realizar las mediciones “in situ” se
utilizaron dos tipos de sensores, los que presentan las siguientes características:
• SENSOR MONOTRODO IMPLANTABLE
Dimensión : 35,56 x 0,953 x 0,015 cm Rango de frecuencia : 1 a 100.000 Hz (Media conductividad) : 0,001 a 100,000 (Alta Conductividad) Lo Viscosidad Iónica : 4 a 13 (in) (Media conductividad) Rango de temperatura : -150 °C a 375 °C
Figura 3.1: Sensor monotrodo implantable.
SENSOR IDEX 066S
Contiene electrodos interdigitalizados, fabricados con un cable de 37 cm de
longitud.
Area de medición : 2,5 x 1 cm
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49
Limites de uso : -150 °C a 375 °C
Figura 3.2: Sensor Idex 066S.
HOJUELERA DE DISCO
Diámetro disco : 46 (cm)
Número de cuchillos : 2
Sist. de alimentación de piezas : 4 a 10 (cm)
MAQUINA ENCOLADORA
Diámetro tambor : 90 (cm)
Diámetro entrada : 32 (cm)
ESTUFA DE SECADO MARCA WTR BINDER Rango de temperatura : 20 - 300 °C
MAQUINA DE ENSAYO UNIVERSAL INSTRON
Carga máxima : 50 kN
Velocidad de ensayo : 0 a 500 (mm/min)
PERFILOMETRO GEOLOGICAL NUCLEAR SCIENSES
Máx. espesor de muestra : 50 (mm)
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Elemento radiactivo : Americio 241
Actividad : 4,8 GBq
Potencia motor : 5,5 (kW) BALANZA TERMICA
Método de medición : Calentamiento por rayos infrarrojos.
Determinación por pérdida de humedad
Marca : Sartorius
Sensibilidad : 0,001 (g).
Rango de temperatura : 40 - 160 °C
Exactitud de lectura : 0,01 % (Contenido de humedad)
SISTEMA DE ADQUISICION DE DATOS
Marca : Fluke
Capacidad : 20 canales
PIE DE METRO DIGITAL MITUTOYO
Precisión : 0,001 (mm)
TERMOCUPLAS
Tipo K
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3.3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
3.3.1 Obtención de materia prima.
Para la realización de este trabajo, la materia prima se obtuvo de árboles de
Eucalyptus nitens de 5, 8 y 12 años de edad provenientes del fundo Santa Lucía,
ubicado en la zona de Mulchén Provincia del Bío–Bío, VIII Región, Chile,
perteneciente a la empresa Forestal MININCO S.A. Las características de las
trozas en estudio se presentan en la tabla Nº 3.1:
Tabla Nº 3.1: Descripción de las trozas en estudio. Uso Edad N° Arboles Diam. Prom.(cm) Largo (m)
OSB 5 10 14,0 1,3
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52
8 10 24,0 1,3
Contrachapado 8
12
10
20
28,5
35,2
1,3
1,3
De estos árboles se obtuvieron un total de 50 trozas de 1,3 metros de largo,
donde 20 de ellas se emplearon en la fabricación de los tableros OSB y los 30
restantes en los tableros contrachapados. Figura 3.3.
Figura 3.3: Obtención de trozas de Eucalyptus nitens.
3.3.1.1 Caracterización de la madera.
La caracterización de la especie en estudio, Eucalyptus nitens, se
separaron en físicas y mecánicas, siendo realizadas según lo establecido en la
norma chilena. La selección de cada una de estas propiedades fue en base a
aplicaciones que tienen implicancia directa con el proceso de producción de
ambos tableros.
3.3.1.2 Propiedades físicas y mecánicas.
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53
El proceso comienza con la selección en forma aleatoria de 10 trozas para
cada edad, 5 para cada propiedad, a las que se le cortaron rodelas de 150 mm de
largo en los extremos (1 para propiedades físicas y 2 para propiedades
mecánicas). A estas rodelas se le extrajeron 4 probetas, las que fueron
acondicionadas a una humedad del 12% antes de ser ensayadas.
Propiedades físicas: las propiedades incluidas en este estudio fueron:
Contenido de humedad (NCh 176/1)
Densidad (NCh 176/2) y
Contracción (NCh 176/3).
Propiedades mecánicas: se consideraron las propiedades de:
Clivaje tangencial a la fibra (NCh 977) y
Compresión perpendicular a la dirección de la fibra (NCh 974).
3.3.2 Fabricación de tableros.
Una vez que la materia prima (trozas) a sido clasificada y extraídas las
rodelas correspondientes para la caracterización de la madera, estas son
separadas según el tipo de tablero a fabricar y acondicionadas para su posterior
transformación, ya sea, en hojuelas para el caso del OSB y chapas en el de los
contrachapados. Además se realizan diferentes mediciones de sus características
a las resinas fenólicas a emplear en ambos casos.
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54
3.3.2.1 Características de la resina.
La resina utilizada para la fabricación de los tableros fue proporcionada por
la empresa de adhesivos Oxiquim S.A. Las resinas tenían las siguientes
características, las cuales fueron medidas en laboratorio a 25 °C:
Tabla 3.2: Caracterización de los adhesivos empleados.
Tipo de Tablero OSB Contrachapado
Fenol Formaldehído Oxilite 3063 Oximix 2217
Sólidos (%) 50,1 49,4
Viscosidad (cP) 237,5 7750
Densidad 1,197 1,199
pH 11,49 11,38
3.3.2.2 Mediciones microdieléctricas.
Las mediciones “in situ” del comportamiento del adhesivo fueron realizadas
con un analizador microdieléctrico, el cual está conectado a un computador, y que
cuenta con el software “Eumetric System” que permite medir los datos de
viscosidad del adhesivo.
Para las mediciones dieléctricas “in situ” en el ciclo de prensado el sensor
microdieléctrico entrega una variada cantidad de datos, tales como, logaritmo de la
viscosidad iónica, derivada de la viscosidad iónica, factor de pérdida, ganancia,
desfase, permitividad, pero para este estudio sólo consideraremos las dos
primeras. Durante los procesos de prensado, se realizaron mediciones de
temperatura en el centro del tablero por medio de termocuplas tipo K conectadas a
un sistema de adquisición de datos.
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Plato Superior
Plato Inferior
Pistón
Tablero Sistema Adquisidor de Datos
Sensor
Termocupla “K”
Interfase Analizador Microdieléctrico
PC
Ambos sensores (Monotrodo e Idex) y las termocuplas fueron introducidos
aproximadamente a 20 centímetros de profundidad en la línea central determinada
en la investigación. La representación de la posición de los sensores se muestra
en la figura 3.4.
Figura 3.4: Instalación de los equipos de medición.
3.3.2.3 Tableros OSB.
El trabajo experimental permite ver y analizar la secuencia correcta para la
fabricación de tableros OSB experimentales.
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56
Se fabricaron tableros OSB–O2 de Eucalyptus nitens con dos edades,
diferentes razones de encolado, tiempos de prensado y temperaturas, para
verificar cual de todas las condiciones es la más adecuada para la fabricación.
De cada uno de estos tableros se obtuvieron 10 probetas a las que se les midió
tracción perpendicular a las caras del panel, para verificar la acción del adhesivo
en la calidad final. Además, se obtuvieron 4 probetas para flexión (2 paralelas y
2 perpendiculares), con el objetivo de analizar la resistencia mecánica del tablero.
Para la confección de los tableros fue necesario realizar un cálculo para la
dosificación de los materiales (ANEXO B).
Las características de los tableros OSB fabricados son:
• Densidad objetivo : 650 kg/m3
• Razón de encolado : 5 y 10%
• Espesor del tablero : 12 mm
• Area del tablero : 500 x 500 mm2
• Humedad objetivo : 8%
• Resina Fenólica : 50% de sólidos
• Contenido de humedad hojuela : 4%
• Pérdidas por proceso : 5%
Durante el armado de los tableros fue necesario que las hojuelas encoladas
se estratificaran en 3 capas en la formación del panel experimental, figura 3.5.
33%
33%
33%
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57
Figura 3.5: Distribución para la conformación del colchón.
3.3.2.3.1 Definición de las condiciones de fabricación.
Las diferentes condiciones de fabricación de los tableros experimentales se
ilustra en la tabla N° 3.3 , en la que se define la cantidad de tratamientos y el
número de experimentos por condición.
Tabla Nº 3.3: Condiciones de fabricación para tableros OSB.
TOTAL TRAT. CONDICION REPETICIONES
TABLEROS
1 A RE1 0,50 200 3
2 A RE2 0,50 200 3
3 A RE1 0,25 200 3
4 A RE2 0,25 200 3
5 A RE1 0,50 190 3
6 A RE2 0,50 190 3
7 A RE1 0,25 190 3
8 A RE2 0,25 190 3
9 B RE1 0,50 200 3
10 B RE2 0,50 200 3
11 B RE1 0,25 200 3
12 B RE2 0,25 200 3
13 B RE1 0,50 190 3
14 B RE2 0,50 190 3
15 B RE1 0,25 190 3
16 B RE2 0,25 190 3
48
Los códigos de cada condición representan al experimento en sí. Por
ejemplo se tiene:
Edad madera Razón de encolado Factor de Prensado T° Prensado5 Años 5% 0,25 min/mm 200 °C
A RE 1 0,25 200
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58
3.3.2.3.2 Secuencia de trabajo.
La figura 3.6 ilustra la secuencia de trabajo. A continuación se describirán
cada uno de los procesos.
Figura 3.6: Secuencia de trabajo empleada en la fabricación de tableros OSB.
• Identificación y clasificación de las trozas recibidas de Forestal Mininco
según edad.
• Descortezado de las trozas y obtención de semibasas en sierra huincha.
• Obtención de tablas de 1” de espesor, ancho variable y largo 1,3 m.
• Trozado de piezas a dimensión de 25 x 90 x 150 mm.
R e c e p c ió n M a te r ia P r im a
D e sc o rte z a d oO b te n c ió n d e
ta b la sEsp e so r 1 "
T ro z a d o2 5 x 9 0 x 1 5 0
m m
M a c e ra d o d e p ie z a s
8 0 °C
O b te n c ió n d e h o ju e la s
0 ,6 x 2 5 x 9 0 m m
P re se c a d o d e h o ju e la s
(T e m p e ra tu ra A m b ie n te )
S e c a d o d e h o ju e la sT °= 8 0 °C
T p o = 2 4 h o ra s
C la si fic a c ió n y
A lm a c e n a m ie n to
En c o la d o d e h o ju e la s
F o rm a c ió n d e c o lc h o n
3 3 % p o r c a p a
P re n sa d o P = 4 2 b a r
En fr ia d o y e tiq u e ta d o
F o rm a te a d oO b te n c ió n d e
p ro b e ta s
En sa y o s se g ú n N o rm aA S T M D 1 0 3 7 -
9 7 A
R e su l ta d o s y A n á l isis
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59
• Macerado de piezas en tina de macerado a una temperatura de 80 °C hasta
alcanzar una temperatura de 60 °C en el centro de éstas.
• Obtención de hojuelas, en máquina hojuelera. Las dimensiones de las
hojuelas obtenidas fueron de 0,6 x 25,4 x 90 mm.
• Presecado de hojuelas a temperatura ambiente.
• Secado de hojuelas en estufa convencional hasta alcanzar un contenido de
humedad del 4%, a 70°C por un período aproximado de 24 horas.
• Clasificación de hojuelas, mediante un tamizado, con el objeto de eliminar
hojuelas no deseadas (finos).
• Almacenamiento de hojuelas, en bolsas de poliestileno, para evitar
absorción de humedad. Cada una de éstas se etiquetó con el peso, el
contenido de humedad y la edad correspondiente.
• Calentamiento de hojuelas a 35°C durante 30 minutos.
• Introducción de hojuelas en encoladora, previa dosificación, de acuerdo a la
condición a fabricar.
• Atomizar la resina fenólica dentro de la encoladora, previó calentamiento de
ésta hasta, alcanzar 25°C, con el fin de homologar condiciones de
viscosidad. Esto se efectuó por medio de una pistola con aire comprimido.
• Pesado de hojuelas , para estratificación del colchón, según corresponda.
• Introducción de hojuelas encoladas en cajón formador con la ayuda de un
orientador de hojuelas, para darle la orientación a las hojuelas.
• Pre-prensado manual en cada capa de hojuela formada, retirando cajón
formador.
• Colocación de placas de acero inoxidable en ambas caras y ubicación de
barras espaciadoras (12 mm) en los extremos.
• Preparación del ciclo en el sistema de control Opto 22, además del sistema
adquisidor de datos (medición de temperatura) y analizador microdieléctrico
(viscosidad).
• Introducción de tablero a prensa, previa instalación de sensor monotrodo y
termocupla en el centro del tablero.
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60
• Terminado el prensado, sacar el tablero de la prensa, etiquetar y
almacenar.
• Formateo y obtención de probetas para ensayos físicos y mecánicos.
3.3.2.3.3 Ciclo de prensado tableros OSB.
Se construyeron dos curvas de prensado, ambas con una misma presión
específica máxima de 42 bar y diferentes temperaturas de los platos (190 °C y
200 °C) y con diferentes tiempos de prensado (180 y 360 segundos).
Los ciclos funcionaban por presión, es decir, con el colchón dentro de la
prensa y se aplicó presión hasta que los platos alcanzaran las barras de 12 mm,
luego de completar el tiempo establecido, la prensa se abre automáticamente.
Los tiempos utilizados para los respectivos ciclos de prensado fueron
determinados de acuerdo al análisis de DMA de la resina, la cual nos asegura en
forma teórica el fraguado del adhesivo durante el proceso de prensado.
Las variables involucradas para la confección de los respectivos ciclos de
prensado se muestran a continuación:
Ciclo de prensado 1 (ciclo corto)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 190°C y 200 °C
Razón de prensado : 0,25 min/mm
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61
Tiempo total prensado : 180 segundos
Razón de prensado TAP : 85 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 153 segundos
En la figura 3.7 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
prensado corto en forma teórica.
0
175
15310
180
163
0
9
18
27
36
45
0 40 80 120 160Tiempo (s)
Pe
(Bar
)
Figura 3.7. Curva de prensado ciclo corto.
Ciclo de prensado 2 (ciclo largo) Espesor final : 12 mm
Temperatura : 190°C y 200 °C
Razón de prensado : 0,5 min/mm
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62
Tiempo total prensado : 360 segundos
Razón de prensado TAP : 85 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 306 segundos
En la figura 3.8 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
prensado largo en forma teórica.
0
350
30610
360
316
0
9
18
27
36
45
0 80 160 240 320 400
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.8: Curva de prensado ciclo largo.
Para la medición de la temperatura de los platos en el centro de los tableros
experimentales se incorporaron termocuplas tipo K en las zonas especificadas.
3.3.2.3.4 Evaluación de las propiedades físico mecánicas de los tableros.
Se realizaron pruebas físico – mecánicas de acuerdo a la Norma
Canadiense 0437 Series – 93. Anexo A.
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63
Las dimensiones de las probetas para las propiedades se muestran en la
tabla N° 3.4 (se realizaron 3 repeticiones por condición).
Tabla N° 3.4: Características de las probetas.
Dimensiones Nº Probetas por Propiedad
mm Condición
MOR // 76 x 338 6
MOR ⊥ 76 x 338 6
IB 50 x 50 30
DENSIDAD 76 x 152 6
Donde:
IB : Internal Bond (Tracción perpendicular)
MOR // : Módulo de ruptura en flexión paralela.
MOR ⊥ : Módulo de ruptura en flexión perpendicular.
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64
3.3.2.4 Tableros contrachapados.
Se fabricaron tableros contrachapados de Eucalyptus nitens con dos
edades (8 y 12 años), diferentes gramajes (210 y 230 g/m2), tiempos de prensado
(0,8 y 0,4 min/mm) y temperaturas (150 y 130 ºC), para verificar cual de todas las
condiciones es la más adecuada para la fabricación. En cada investigación fue
necesario realizar un ensayo mecánico, para determinar la calidad de unión de los
tableros. De cada uno de estos tableros se obtuvieron 10 probetas a las que se
les midió la adherencia o unión entre las chapas, mediante ensayos de cizalle para
obtener información utilizable en el mejoramiento de la unión.
El esquema de armado para los tableros, es el que se muestra en la figura
3.9.
Figura 3.9: Esquema de armado para los tableros contrachapados.
Cara delTablero
1 2 3 4 5
N° de la Chapa
Trascara del Tablero
Cara rugosa de la chapa Cara lisa de la chapa
1 2 3 4 5
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65
3.3.2.4.1 Definición de las condiciones de fabricación.
Dada la cantidad de variables que se utilizó para la fabricación de los
tableros experimentales se definió una nomenclatura para abreviar las
características de los tableros. La tabla N° 3.5 ilustra las condiciones y el número
de experimentos por condición.
Tabla Nº 3.5: Condiciones de fabricación para tableros contrachapados.
TOTAL TRAT. CONDICION REPETICIONES
TABLEROS
1 C G1 0,80 150 3
2 C G2 0,80 150 3
3 C G1 0,40 150 3
4 C G2 0,40 150 3
5 C G1 0,80 130 3
6 C G2 0,80 130 3
7 C G1 0,40 130 3
8 C G2 0,40 130 3
9 D G1 0,80 150 3
10 D G2 0,80 150 3
11 D G1 0,40 150 3
12 D G2 0,40 150 3
13 D G1 0,80 130 3
14 D G2 0,80 130 3
15 D G1 0,40 130 3
16 D G2 0,40 130 3
48
Los códigos de cada condición representan al experimento en sí. Por
ejemplo se tiene:
C G1 0,4 150Edad Madera Razón de encolado Factor de Prensado Tº Prensado
8 Años 210 g/m2 0,40 min/mm 150 ºC
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66
3.3.2.4.2 Secuencia de trabajo.
La figura 3.10 ilustra la secuencia de trabajo. A continuación se
describirán cada uno de los procesos.
Recepción Materia Prima
Descortezado Macerado:
T° Medio: 70°CT° Centro: 55°C
Debobinado:Manto de 2,6
mm de espesor
Obtencion de Chapas:
500*500*2,6
Clasificacion e
Identificación de Chapas
Ensayos según NormaPS1-95
Resultados y Análisis
Pre- Prensado:
P: 5 barTpo: 5 min
Prensado:P: 14 barTAP: 75%
Enfriado y etiquetado
Formateado Obtención de
probetas
Calentamiento de Chapa:
T°: 25°CTpo: 30 min
Armado del Tablero:
5 Chapas por Tablero
Clasificación y
Almacenami ento
Secado de Chapas:T° : 35°CCH : 4%
Presecado de Chapas:
T° Ambiente
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67
Figura 3.10: Secuencia empleada en la fabricación de tableros contrachapados.
• Identificación y clasificación de las trozas recibidas de Forestal mininco
según edad.
• Descortezado de las trozas y ajuste del largo a 1 metro.
• Preparación de equipo adquisidor de datos y ubicación de las termocuplas
para control de temperatura en el centro de ésta.
• Introducción de las trozas en la tina de macerado. Estas son calentadas a
una temperatura de 70 °C, por un período que asegure una temperatura
interna de la pieza de 55 °C.
• Debobinado. Alcanzada la temperatura las trozas son retiradas de la tina
de macerado y colocadas en el torno debobinador.
• Obtención del manto con un espesor de 2.6 mm, ancho de 95 mm y largo
variable.
• Formateo del manto. Una vez concluido el debobinado, el manto es cortado
por medio de sierras huinchas en chapas de 500 x 500 mm.
• Clasificación e identificación de chapas. Estas se seleccionan según su
aspecto y rotulan con la edad de la madera en una de sus caras.
• Presecado de las chapas. Las chapas son encastilladas en un lugar
abierto, en donde perderán humedad por medio de ventiladores.
• Secado de chapas en estufa convencional a 35°C hasta alcanzar un
contenido de humedad del 4%, por un período aproximado de 24 horas.
• Clasificación de chapas. Alcanzada la humedad del 4%, las chapas son
ordenadas según esquema de la figura 3.14 y almacenadas en bolsas de
poliestileno, para evitar absorción de humedad.
• Calentamiento de chapas a 25°C durante 30 minutos.
• Calibración y regulación de la prensa, además del sistema adquisidor de
datos (medición de temperatura) y el analizador microdieléctrico
(viscosidad), para la confección de tableros contrachapados.
• Armado del tablero, según los siguientes pasos:
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68
1. Pesar cantidad de adhesivo según gramaje correspondiente.
2. Encolar chapas 2 y 4 (figura 3.14) por ambos lados, este proceso debe
tener un tiempo máximo de 10 minutos.
3. Colocar el sensor microdieléctrico y la termocupla en la línea de cola
determinada, estos debe hacerse durante el tiempo abierto del tablero
que no debe ser más de 2 minutos.
4. Esperar que el adhesivo alcance el máximo “Tack”, período aproximado
de 15 minutos.
5. Pre-prensado. Cargar el tablero dentro de la prensa, colocando otros
tableros para evitar transferencia de calor.
6. Luego de pre-prensar, retirar el tablero de la prensa y esperar un tiempo
de 5 minutos para comenzar con el prensado
7. Cargar ciclo de prensado en el sistema de control de la prensa según la
condición a fabricar.
8. Introducir tablero en la prensa, en tiempo máximo de 1 minuto,
conectando el sensor microdieléctrico a la caja de media conductividad.
9. Comenzar el ciclo de prensado cargado anteriormente.
• Finalizado el proceso de prensado sacar el tablero de la prensa,
identificándolo con la edad y numero, retirando los elementos de medición.
• Formateo y obtención de probetas para ensayos físicos y mecánicos según
norma americana PS-1 95.
3.3.2.4.3 Ciclo de prensado tableros contrachapados.
Para este caso también se construyeron dos ciclos de prensado, ambas con
una presión específica máxima de 14 bar, considerando temperatura de platos de
130°C y 150°C y con tiempos de prensado de 288 y 576 segundos.
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69
Los tiempos utilizados para los respectivos ciclos de prensado fueron
determinados de acuerdo al análisis DMA de la resina, la cual nos asegura el
fraguado del adhesivo durante el proceso de prensado.
Anterior al proceso de prensado se realizó un ciclo de pre-prensado en frío,
es decir, a temperatura ambiente, el cual tiene el objetivo de compactar de mejor
forma el colchón y dejarlo más homogéneo al momento de prensado. Las
variables utilizadas en el pre-prensado fueron las siguientes:
PREPRENSADO
Temperatura : Ambiente
Tiempo total prensado : 300 segundos
Presión específica : 5 bar
En la figura 3.11 se ilustra en forma clara el comportamiento del ciclo de
preprensado en forma teórica.
0 300
10 290
0
2
4
6
0 60 120 180 240 300
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.11: Curva de preprensado para tableros contrachapados.
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70
Las variables involucradas para la confección de los respectivos ciclos de
prensado se muestran a continuación:
Ciclo de prensado 1 (ciclo corto) Espesor final : 12 mm
Temperatura : 130°C y 150 °C
Razón de prensado : 0,4 min/mm
Tiempo total prensado : 288 segundos
Razón de prensado TAP : 75 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 216 segundos
En la figura 3.12 se ilustra el comportamiento del ciclo de prensado corto en forma
teórica.
0
226
288
10 216
278
0
4
8
12
16
0 50 100 150 200 250 300
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.12: Curva de prensado ciclo corto para tableros contrachapados.
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71
Ciclo de prensado 2 (ciclo largo)
Espesor final : 12 mm
Temperatura : 130°C y 150 °C
Razón de prensado : 0,8 min/mm
Tiempo total prensado : 576 segundos
Razón de prensado TAP : 75 %
Tiempo de alta presión (TAP) : 432 segundos
En la figura 3.13 se ilustra el comportamiento del ciclo de prensado corto
en forma teórica.
566
43210
576
442
00
4
8
12
16
0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (s)
Pe (Bar)
Figura 3.13: Curva de prensado ciclo largo para tableros contrachapados.
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72
3.3.2.4.4 Evaluación de las propiedades físico mecánicas de los tableros.
Se realizaron pruebas mecánicas de acuerdo a la norma americana PS1 -
95 “Construction and Industrial Plywood (With Typical APA Trademarks)”.
Para determinar la calidad estructural de los tableros se decidió por el
ensayo mecánico de cizalle, midiendo la resistencia de la unión entre las chapas
del tablero. La fabricación de las probetas se realizó según la figura 3.14.
Figura 3.14: Fabricación de probetas para cizalle, según norma americana PS1-
95 para un tablero de 5 chapas
Las dimensiones de las probetas para el ensayo de cizalle fue de 12 x 25 x
81 mm, obteniéndose un total de 10 probetas por cada uno de los tableros. La
obtención de estas probetas fue realizada lo más cercana posible al centro del
tablero, dado que fue en donde se realizaron las mediciones microdieléctricas y
control de temperatura.
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74
CAPITULO IV: RESULTADOS Y DISCUSIÓN
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76
4.1 PROPIEDADES FISICO MECANICAS DEL E. NITENS
En el siguiente estudio se analizaron las propiedades físico - mecánicas del
Eucalyptus nitens. Estas propiedades fueron estudiadas en función de la edad
de la madera (5, 8 y 12 años).
4.1.1 Propiedades Físicas.
Las propiedades físicas analizadas fueron la densidad básica, el contenido
de humedad y la contracción radial, tangencial y volumétrica.
4.1.1.1 Densidad.
En la figura 4.1 se presentan los valores promedios de densidad básica
obtenidos según la Norma Chilena 176/2 para las edades de 5, 8 y 12 años.
0
150
300
450
600
DENS
IDAD
(kg/
m3)
5 8 12
EDAD (AÑOS)
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77
Figura 4.1: Valores de densidad básica promedio por edad.
Según se observa en el gráfico, a medida que la edad de la madera
aumenta, la densidad obtenida también lo hace. Es así, como de 5 a 8 años la
densidad promedio presenta un incremento de un 21% (400 a 485 kg/m3),
mientras que de 8 a 12 años ésta sólo aumenta en un 6% (485 a 512 kg/m3).
Dentro de las posibles causas que pueden explicar este fenómeno, una de
ellas es la presencia de madera juvenil y madura. La madera madura o tardía,
tiene una mayor densidad que la madera de juvenil y, por lo tanto, el porcentaje de
madera madura, ésta en relación directa con la densidad. Se explica este hecho
por el mayor espesor de pared celular que presentan las células de madera tardía.
4.1.1.2 Contenido de humedad.
En la figura N° 4.2 se presentan los valores promedios de contenido de humedad
obtenidos
desde las
probetas,
según la norma
chilena 176/1.
0
50
100
150
200
CH
(%)
5 8 12
EDAD (AÑOS)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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78
Figura 4.2: Valores de contenido de humedad promedio por edad.
En el gráfico anterior se observa que a medida que se incrementa la edad
de la madera para Eucalyptus nitens, se produce una disminución del contenido
de humedad. Esta tendencia se explica por la densidad de la madera, la cual
teóricamente debe ir aumentando al subir la edad de la especie. El aumento de
la densidad implica un mayor espesor de pared celular y menores cavidades
celulares (lúmenes), lo que dará como resultado una menor retención de agua.
4.1.1.3 Contracción radial, tangencial y volumétrica.
En la figura 4.3 se presentan los valores promedios de la contracción
radial, tangencial y volumétrica según la Norma Chilena 176/3.
20
30
40
TRAC
CI0N
(%)
TANGENCIAL
RADIAL
LONGITUDINAL
VOLUMETRICA
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79
Figura 4.3: Contracción por edad.
Debido a la anisotropía de la madera, las contracciones no son iguales en
todas direcciones. Según lo mostrado en el gráfico 4.3, la contracción longitudinal
para cada una de las edades es despreciable en comparación a las otras. En
relación a la contracción radial, ésta siempre es menor a la tangencial.
La explicación a estos resultados se fundamenta en los elementos
estructurales que componen la madera, es decir, que la contracción en dirección
longitudinal es menor por la resistencia que presentan las fibras. En cambio al
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80
relacionar las otras direcciones, la contracción sufrida en dirección radial es
siempre menor a la tangencial, debido a la presencia de los radios leñosos.
Al analizar el efecto de la contracción en las diferentes direcciones, con el
aumento de la edad de la madera, se observa en la figura 4.3 que un incremento
en la edad produce que la contracción también lo haga, esta relación se basa en el
aumento de la densidad sufrida por la madera, que como se explicó anteriormente
producirá que el espesor de la pared celular aumente, provocando una mayor
contracción, con coeficientes de anisotropía de 2,1;1,2 y 1,4 para 5, 8 y 12 años
respectivamente.
4.1.2 Propiedades Mecánicas.
Las propiedades mecánicas fueron seleccionadas de acuerdo a su
incidencia dentro de los procesos de fabricación de tableros OSB y
contrachapados. Este es el caso de cizalle tangencial para tableros
contrachapados y compresión perpendicular para tableros OSB.
Para el caso de compresión perpendicular a las fibras, las variables
determinadas correspondieron a la tensión máxima o de rotura (Rcn), el módulo
de elasticidad (Ecn) y la tensión de compresión perpendicular en el límite de
proporcionalidad (fcn, lp). En clivaje tangencial se determinó la resistencia de
clivaje máxima (Rcl).
4.1.2.1 Compresión perpendicular a las fibras.
En la figura 4.4 se presentan los datos de compresión perpendicular a las
fibras ensayadas a un contenido de humedad del 12%, según Norma Chilena 977.
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81
Figura 4.4: Valores de razón de compresión y esfuerzo normal en el limite
proporcional
Del gráfico 4.4 de compresión perpendicular, los valores de esfuerzo
promedio muestran que al aumentar la edad de 5 a 8 años, estos aumentan
notablemente, mientras que de 8 a 12 años presentan una disminución más
acentuada.
Un aumento en la edad de la madera se asocia con una mayor densidad, lo
cual se observa del gráfico 4.4 entre las edades de 5 y 8 años. Esta tendencia
se produce principalmente por el aumento en el espesor de la pared celular, y la
disminución de la cantidad de espacios vacíos en su estructura, dando como
resultado el aumento en el esfuerzo de compresión.
Para las edades de 8 y 12 años, aunque se esperaba una tendencia similar
a la del gráfico anterior (Figura 4.3), ésta no se produjo, atribuyéndose al aumento
0
2.000
4.000
6.000
8.000ES
FUER
ZO (k
Pa)
5 8 12
EDAD (AÑOS)
fcn.lpRcn
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82
de las tensiones de crecimiento con la edad de la madera, es decir, factores tales
como grietas, rajaduras entre otros, los cuales afectan la resistencia mecánica de
la madera, disminuyéndolas.
4.1.2.2 Clivaje tangencial a la fibra.
En la figura 4.5 se presentan los datos de clivaje tangencial a las fibras
ensayadas a un contenido de humedad del 12%, según Norma Chilena 974.
Figura 4.5: Esfuerzo de Clivaje tangencial por edad de la madera.
De la figura 4.5, se observa que a medida que la edad aumenta desde 5 a 8
años, los valores obtenidos de esfuerzo de clivaje promedio también se
incrementan, lo cual se explica por el aumento de densidad mostrada en la figura
4.2 y como se hace mención en párrafos anteriores está estrechamente
relacionada con un aumento en el espesor de la pared celular y, por lo tanto, se
necesitará una mayor carga para producir la separación de las fibras.
0
20
40
60
80
ES
FU
ER
ZO (
N/m
m)
5 8 12
EDAD (AÑOS)
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83
La comparación entre las edades de 8 y 12 años, nos muestran en la figura
4.5 que al aumentar la edad, los valores esfuerzo de clivaje promedio disminuyen,
aun cuando los valores obtenidos y mostrados en el análisis de densidad por edad
de la madera se incrementan. Al buscar una posible causa a este fenómeno, se
puede asociar al aumento de las tensiones de crecimiento en la madera, dado que
la mayoría de las probetas presentaban grietas internas, que solo pudieron ser
apreciadas después de acondicionar las probetas a la humedad requerida por la
norma, lo cual implicaría que las probetas soportasen una menor carga.
Finalmente, la tendencia obtenidas en las propiedades mecánicas de
compresión y clivaje se puede explicar por las tensiones de crecimiento internas
de la madera, dado su rápida velocidad de crecimiento.
4.2 ANÁLISIS MICRODIELÉCTRICO.
A continuación se presentan los resultados de Logaritmo de viscosidad
iónica (Log VI) y temperaturas en los tableros obtenidos con análisis
microdieléctrico. Los resultados obtenidos fueron separados según la edad de la
madera para un mejor entendimiento de éstos, haciendo un análisis individual de
los dos tipos de sensores utilizados en esta investigación, sobre la base del
comportamiento de la viscosidad iónica durante los ciclos de prensado utilizados.
Los datos filtrados con los diferentes sensores fueron a frecuencias de 1 kHz para
el sensor monotrode (OSB), y de 10 kHz para el sensor IDEX.
Para las mediciones con el sensor monotrode se realizaron tres
repeticiones por tablero, mientras que para el sensor IDEX no se realizaron
repeticiones. Con los datos de la viscosidad iónica, se extrajo la curva
representativa para realizar el análisis del fraguado “in situ”. Finalmente se realizó
un análisis de la propiedad mecánica de adherencia en la línea de cola (cizalle) en
los tableros contrachapados, analizando la falla de madera. En el caso de los
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84
tableros OSB se analizó la adherencia interna del tablero mediante el ensayo de
tracción perpendicular, además de la resistencia del tablero a través de ensayos
mecánicos de flexión.
4.2.1 Tableros OSB
Análisis durante el ciclo de prensado: Sensor Monotrode
Una de las ventajas que entrega el uso del sensor monotrodo es que
permite monitorear el fraguado del adhesivo a través de todo el espesor del
tablero.
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 50 100 150 200 250 300 350 400Tiempo (s)
P (b
ar)
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
Log
VI (O
hm-c
m)
PRESIONLog VI A RE1 0.50 200Log VI A RE2 0.50 200Log VI A RE1 0.50 190Log VI A RE2 0.50 190
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85
• Madera de 5 años. Figura 4.6: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 200 y 190 ºC, razón de encolado de 5 y 10% respectivamente,
edad de la madera 5 años)
Figura 4.7: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto
(Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
5 años)
Como se puede observar en las figuras 4.6 y 4.7, al comienzo de cada ciclo
la viscosidad iónica presenta una disminución, producto de la perdida de humedad
del adhesivo, lo que ocurre para cada una de las condiciones, ya sea a diferentes
temperaturas, gramajes o ciclos de prensado.
En relación a la razón de encolado utilizada, se observa que a medida que
ésta aumenta, el tiempo para alcanzar la mínima viscosidad se incrementa y
donde los tiempos de máxima viscosidad, en el caso del ciclo corto (0,25 min/mm)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo
p (b
ar)
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
Log
VI (O
hm-c
m)
PRESION
Log VI A RE1 0.25 200
Log VI A RE2 0.25 200
Log VI A RE1 0.25 190
Log VI A RE2 0.25 190
(s)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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86
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Tiempo (s)
T° (
°C )
5,0
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
Log
VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO A RE1 0.25 200T° CENTRO A RE2 0.25 200T° CENTRO A RE1 0.25 190T° CENTRO A RE2 0.25 190Log VI A RE1 0.25 200Log VI A RE2 0.25 200Log VI A RE1 0.25 190Log VI A RE2 0.25 190
se obtienen fuera del ciclo de prensado, pero no así en el del ciclo largo (0,5
min/mm). Este fenómeno se explica por el aumento de agua en la mezcla de
adhesivo, lo que implica un mayor tiempo en la evaporización del agua para
comenzar el proceso de reacción química (fraguado) del adhesivo.
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso
de prensado, se observa en los gráficos, que una variación de la temperatura de
200 a 190 ºC, no presenta cambios notorios en los valores y tiempo de mínima
viscosidad.
Figura 4.8: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo de prensado, ciclo largo (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%)
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C)
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Log
VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO A RE1 0.50 200T° CENTRO A RE2 0.50 200T° CENTRO A RE1 0.50 190T° CENTRO A RE2 0.50 190Log VI A RE1 0.50 200Log VI A RE2 0.50 200Log VI A RE1 0.50 190Log VI A RE2 0.50 190
(s)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ
87
Figura 4.9: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo de prensado, ciclo corto (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%) Para tener un mejor análisis de lo anterior, se realizaron gráficas del
comportamiento entre la viscosidad iónica y la temperatura en el centro del
tablero, ya que según lo obtenido del análisis de DMA a la resina fenólica “Oxilite 3063” (Ver Anexo D), el polímero alcanza su mínima viscosidad aproximadamente
a la temperatura de 100 ºC.
De acuerdo a los resultados obtenidos e información bibliográfica
recopilada, el comienzo de la disminución de la viscosidad iónica coincide con el
aumento de la temperatura en el centro de tablero, lo cual es esperado al tener la
temperatura una influencia directa en el fraguado del adhesivo, y que al alcanzar
la temperatura de 100 ºC en el centro del tablero debería dar inicio a la
polimerización del adhesivo fenol formaldehído.
Dentro de esta investigación, es posible observar en las figuras 4.8 y 4.9
que al momento de alcanzar los 100 ºC en el interior del tablero, la mínima
viscosidad iónica ya había sido alcanzada, y ésta continuaba incrementándose
con el aumento de la temperatura.
Analizando las diferentes condiciones de fabricación, es posible observar
que al aumentar la cantidad de adhesivo, el tiempo que demora la temperatura en
alcanzar los 100 ºC en el centro del tablero, disminuye. Este fenómeno se explica
principalmente, que al aumentar la cantidad de adhesivo en la fabricación de los
tableros, existe una mayor cantidad de agua en la mezcla, ésto provoca un
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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P (b
ar)
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9,0
Log
VI (O
hm-c
m)
PRESIONLog VI B RE1 0.50 200Log VI B RE2 0.50 200Log VI B RE1 0.50 190Log VI B RE2 0.50 190
0
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p (b
ar)
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5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
Log
VI (O
hm-c
m)
PRESION
Log VI B RE1 0.25 200
Log VI B RE2 0.25 200
Log VI B RE1 0.25 190
Log VI B RE2 0.25 190
aumento en el vapor dentro del tablero lo que trae como consecuencia una
transferencia de calor mayor desde las capas al centro del tablero.
En relación a la variable de la temperatura, el tiempo requerido en alcanzar los
100 ºC presenta un incremento con la disminución de la temperatura desde 200 a
190 °C.
• Madera de 8 años.
Figura 4.10: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo (Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
8 años)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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89
Figura 4.11: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto (Temperaturas de 200 y 190 ºC razón de encolado de 5 y 10%, edad de la madera
8 años) Para la siguiente edad, al igual que en el caso de 5 años se observa en las
figuras 4.10 y 4.11, que al comienzo de cada ciclo la viscosidad iónica disminuye
para cada una de las condiciones, es decir, temperaturas de los platos empleadas,
gramajes o ciclos de prensado.
En función a la cantidad de adhesivo utilizada, se observa que a medida
que ésta aumenta, el tiempo para alcanzar la mínima viscosidad se incrementa y
los tiempos de máxima viscosidad, para el ciclo corto (0,25 min/mm), se obtienen
fuera del ciclo de prensado y no así en el ciclo largo (0,5 min/mm).
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso
de prensado, se observa en los gráficos 4.10 y 4.11, que una disminución de
10 ºC en la temperatura, no presenta grandes cambios en el tiempo de mínima
viscosidad.
(s)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ
90
Figura 4.12: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%, edad de la madera de 8 años)
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T° (°
C)
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Log
VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO B RE1 0.50 200T° CENTRO B RE2 0.50 200T° CENTRO B RE1 0.50 190T° CENTRO B RE2 0.50 190Log VI B RE1 0.50 200Log VI B RE2 0.50 200Log VI B RE1 0.50 190Log VI B RE2 0.50 190
(s)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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91
Figura 4.13: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 200 y 190 ºC, y razón de encolado de 5
y 10%, edad de la madera de 8 años) Tal como lo muestran las gráficas de temperatura en el centro del tablero,
existe un comportamiento similar entre cada una de las condiciones a las
obtenidas para el OSB de 5 años.
En las figuras 4.12 y 4.13 se observa que al momento de alcanzar los
100 ºC en el centro del tablero, la mínima viscosidad iónica ya había sido
alcanzada por casi todas las condiciones, y con el aumento de la temperatura
durante el proceso la viscosidad iónica se incrementaba o mantenía constante.
De igual forma que en el caso anterior, un incremento en la cantidad de
adhesivo nos muestra un tiempo menor en alcanzar los 100 ºC al interior del
tablero, que uno con menor cantidad. El efecto de la temperatura también es
claro, ya que al incrementarla en 10 ºC, se ve una disminución en el tiempo.
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°C )
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VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO B RE1 0.25 200T° CENTRO B RE2 0.25 200T° CENTRO B RE1 0.25 190T° CENTRO B RE2 0.25 190Log VI B RE1 0.25 200Log VI B RE2 0.25 200Log VI B RE1 0.25 190Log VI B RE2 0.25 190
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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92
• Resumen. Tabla Nº 4.1 : Valores promedios de las mediciones microdieléctricas de los
tableros OSB-O2.
Como se mencionó anteriormente y según lo mostrado en la tabla 4.1, un
aumento en la razón de encolado provoca mayores tiempos en alcanzar la mínima
viscosidad, mientras que la variación de la temperatura (200 ºC a 190 ºC) o del
tiempo de prensado (0,5 min/mm a 0,25 min/mm) no provoca un mayor efecto en
los tiempos registrados, en lo referente a la edad de la madera (5 años u 8 años)
no se establece una tendencia en los valores, lo cual se explica que al subdividir la
madera, ésta presenta un comportamiento más uniforme en sus propiedades.
Para la temperatura de fraguado teórico (100 ºC), los tiempos obtenidos
muestran, al igual que en el caso anterior, que las variables de tiempo de
prensado y densidad de la madera no presentan una tendencia clara, no así, la
temperatura de prensado, la cual al disminuir provoca un aumento del tiempo,
Condición Tpo (s) VI (Ohm-cm) Tº Centro (ºC) Tpo (s) VI (Ohm-cm)
Punto de Mínima Viscocidad Temperatura Centro 100 ºC
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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Log
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PRESIONLog VI C G1 0.80 150Log VI C G2 0.80 150Log VI C G1 0.80 130Log VI C G2 0.80 130
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3,53
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3,63
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Log
VI (O
hm-c
m)
PRESIONLog VI C G1 0.40 150Log VI C G2 0.40 150Log VI C G1 0.40 130Log VI C G2 0.40 130
mientras que la razón de encolado, a medida que se incrementa, el tiempo en
alcanzar la temperatura disminuye.
4.2.2 Tableros contrachapados.
Análisis durante el ciclo de prensado: Sensor Idex.
• Madera de 8 años.
Figura 4.14: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad madera 8 años)
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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94
Figura 4.15: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto (Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad de la madera 8
años) En el caso de los tableros contrachapados se optó por un sensor Idex, y como
se muestra en las figuras 4.14 y 4.15, en las cuales se relaciona la viscosidad
iónica con la presión específica del ciclo de prensado. Al comienzo de cada ciclo la
viscosidad iónica disminuye para cada una de las condiciones, es decir,
temperaturas de los platos empleadas, gramajes o ciclos de prensado. Esta
disminución, al igual que en el caso del OSB medida con el sensor monotrode, es
asociada a uno de los procesos de reacción del adhesivo, y corresponde en su
primera etapa a una disminución de la viscosidad producto del efecto de la
temperatura y de la pérdida de agua presente en el adhesivo.
Al relacionar el aumento del gramaje con el comportamiento de la viscosidad,
es posible ver que a medida que éste se incrementa de 210 a 230 g/m2, el tiempo
que demora la viscosidad en alcanzar el valor mínimo aumenta, debido a que
aumenta la cantidad de agua que perder en el proceso. En lo referente a los
tiempos de máxima viscosidad, según lo observado en las gráficas, una vez que
la viscosidad alcanza el mínimo valor, ésta tiende a estabilizarse y mantenerse
constante durante el ciclo de prensado y sólo se incrementa en forma significativa
al momento de abrir los platos de la prensa, lo cual se asocia a un aumento en la
liberación de vapor, la que sería registrada por el sensor. Este fenómeno es
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95
observado en la totalidad de los ensayos realizado en cada una de las
condiciones.
Con respecto a la temperatura de los platos empleadas durante el proceso de
prensado, se observa en los gráficos 4.14 y 4.15, que una disminución de 150 a
130 ºC tendrá como efecto un incremento del tiempo de mínima viscosidad, lo
cual es esperado dado que éste es un factor relevante en el fraguado del
adhesivo.
Figura 4.16: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
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0 100 200 300 400 500 600
Tiempo (s)
Tem
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tura
(ºC
)
3,43
3,48
3,53
3,58
3,63
3,68
Log
VI (O
hm-c
m)T° CENTRO C G1 0.80 150
T° CENTRO C G2 0.80 150T° CENTRO C G1 0.80 130T° CENTRO C G2 0.80 130Log VI C G1 0.80 150Log VI C G2 0.80 150Log VI C G1 0.80 130Log VI C G2 0.80 130
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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96
Figura 4.17: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
En forma paralela a la medición de la viscosidad se controló la temperatura
al interior del tablero por medio de termocuplas tipo K, y así poder relacionar el
inicio del fraguado del adhesivo con los valores de mínima viscosidad obtenidos.
Esto en base a análisis previos de DMA a la resina fenólica “Oximix 2017” (Ver
Anexo D), donde el polímero alcanza su mínima viscosidad aproximadamente a la
temperatura de 100 ºC.
Tal como lo muestran las gráficas 4.16 y 4.17 de temperatura en el centro
del tablero, al aumentar la cantidad de adhesivo el tiempo que demora la
temperatura en alcanzar los 100 ºC disminuye, lo cual se explica que al haber
mayor cantidad de adhesivo también hay más agua, provocando un incremento en
el vapor desde el extremo hacia el centro y dando como consecuencia que se
eleve más rápidamente la temperatura.
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0 50 100 150 200 250 300 350
Tiempo (s)
Tem
pera
tura
(ºC
)
3,43
3,48
3,53
3,58
3,63
3,68
Log
VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO C G1 0.40 150T° CENTRO C G2 0.40 150T° CENTRO C G1 0.40 130T° CENTRO C G2 0.40 130Log VI C G1 0.40 150Log VI C G2 0.40 150Log VI C G1 0.40 130Log VI C G2 0.40 130
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
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97
Al relacionar el tiempo requerido por la temperatura para llegar a los 100 ºC
con el de la mínima viscosidad, es posible ver una tendencia en las gráficas que
cuando esta última alcanza el mínimo, la temperatura al interior del tablero es
menor a los 100 ºC, y al continuar transcurriendo el tiempo de prensado, mientras
la viscosidad se mantiene constante los valores de temperatura se incrementan
rápidamente.
Para la variable de la temperatura de prensado, la tendencia encontrada a
partir de las gráficas es la esperada, es decir, que a medida que se disminuye la
temperatura de los platos desde 150 a 130 ºC se incrementará el tiempo
necesario para alcanzar la temperatura deseada en el interior del tablero, según lo
explicado anteriormente. Ahora bien, cabe destacar que si esta tendencia es
apreciable, la variación entre los tiempos es bastante estrecha.
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98
• Madera de 12 años.
Figura 4.18: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo largo
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad madera 12
años)
Figura 4.19: Viscosidad iónica durante el ciclo de prensado, ciclo corto
(Temperaturas de 130 y 140 ºC, gramaje de 210 y 230 g/m2, edad de la madera 8
años)
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5,02
Log
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hm-c
m)
PRESION
Log VI D G1 0.80 150
Log VI D G2 0.80 150
Log VI D G1 0.80 130
Log VI D G2 0.80 130
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Tiempo (s)
Pres
ion
Espe
cific
a (b
ar)
3,42
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3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
Log
VI (O
hm-c
m)
PRESIONLog VI D G1 0.40 150Log VI D G2 0.40 150Log VI D G1 0.40 130Log VI D G2 0.40 130
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ
99
Para el caso de esta edad, existe similitud en las tendencias de las curvas de
viscosidad con las encontradas con los tableros contrachapados de 8 años.
Como se muestra en las figuras 4.18 y 4.19, al inicio del ciclo la viscosidad
disminuye rápidamente para cada una de las condiciones estudiadas, donde el
tiempo de prensado no refleja mayores variaciones, a diferencia de las otras
variables (temperatura y gramaje). Posterior a esta disminución en la viscosidad,
nuevamente se observa que una vez alcanzado el mínimo, los valores tienden a
mantenerse constantes hasta el final del ciclo, donde al igual que en el caso
anterior, al momento de abrir los platos de la prensa la viscosidad se incrementa
rápidamente.
Al analizar el comportamiento de la viscosidad con el aumento de adhesivo los
resultados obtenidos presentan similitud con el resto de las mediciones
microdieléctricas realizadas, es decir, que a medida que aumentamos el gramaje
los tiempos requeridos en alcanzar la mínima viscosidad son directamente
proporcionales, esto quiere decir que al aumentar de 210 a 230 g/m2 el adhesivo
tarda un mayor tiempo en alcanzar la mínima viscosidad, dando inicio a la
segunda parte del proceso de reacción de polimerización.
Dentro de las variables estudiadas, la temperatura de los platos de la prensa
también presenta un clara tendencia, ya que al disminuirla los tiempos de mínima
viscosidad obtenidos son mayores.
Por último, es posible observar que los tiempos en los cuales se logra alcanzar
la mínima viscosidad se encuentran siempre dentro del proceso de prensado, lo
cual debería asegurar que el adhesivo ya estaba fraguado al momento de concluir
los diferentes ciclos de prensado.
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100
Figura 4.20: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo largo (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 12 años)
Figura 4.21: Incremento de la temperatura en el centro del tablero durante el ciclo
de prensado, ciclo corto (Temperatura de 130 y 140 ºC, y gramaje de 210 y 230
g/m2, edad de la madera de 8 años)
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(ºC
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4,02
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m)T° CENTRO D G1 0.80 150
T° CENTRO D G2 0.80 150T° CENTRO D G1 0.80 130T° CENTRO D G2 0.80 130Log VI D G1 0.80 150Log VI D G2 0.80 150Log VI D G1 0.80 130Log VI D G2 0.80 130
0
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Tiempo (s)
Tem
pera
tura
(ºC
)
3,42
3,62
3,82
4,02
4,22
4,42
4,62
4,82
5,02
Log
VI (O
hm-c
m)
T° CENTRO D G1 0.40 150T° CENTRO D G2 0.40 150T° CENTRO D G1 0.40 130T° CENTRO D G2 0.40 130Log VI D G1 0.40 150Log VI D G2 0.40 150Log VI D G1 0.40 130Log VI D G2 0.40 130
FABRICACIÓN DE OSB Y CONTRACHAPADO A PARTIR DE EUCALIPTUS NITENS: ANÁLISIS DEL COMPORTAMIENTO EN PROCESO
JAVIER ALLEN MERELLO PATRICIO ARCOS SÁNCHEZ
101
Al analizar la temperatura al interior del tablero y relacionarla con el valor
entregado por el análisis de DMA realizado a la resina, se observa de las gráficas
4.20 y 4.21 que un aumento de la temperatura de prensado implicará obtener
menores tiempos de viscosidad mínima, y al contrario que en el caso anterior
cuando ésta última alcanza el mínimo, generalmente, la temperatura de 100 ºC ya
había sido alcanzada u ocurría en el mismo momento. Esta diferencia con lo
encontrado en el caso anterior puede ser explicada desde el punto de vista de la
densidad de la madera, que al aumentar implica una menor cantidad de espacios
vacíos y un mayor espesor de la pared celular, lo cual provocará que el vapor
proveniente desde los extremos tenga una mayor dificultad en traspasar a través
de las chapas del tablero.
Para la variable de la temperatura de prensado, la tendencia encontrada a
partir de las gráficas es la esperada, es decir, que a medida que se disminuye la
temperatura de los platos desde 150 a 130 ºC se incrementa el tiempo necesario
para alcanzar la temperatura deseada en el interior del tablero.
El efecto provocado por el aumento de gramaje en relación a la temperatura
interior, si bien es apreciable en algunas condiciones (a mayor cantidad se
disminuyen los tiempos), en otras no lo es tan clara y la explicación a este
fenómeno se asocia a la densidad de la especie, tal como se hace referencia en el
párrafo anterior y al proceso de armado del tablero, en particular a la cantidad y
distribución del adhesivo en la chapa.
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• Resumen
Tabla 4.2: Valores promedios de las mediciones microdieléctricas efectuadas a los
tableros contrachapados.
De los valores obtenidos de los análisis microdieléctricos, se observa que
un aumento del gramaje (210 a 230 g/m2) provoca un incremento en el tiempo de
mínima viscosidad, de igual forma sucede con la disminución de la temperatura
durante el proceso de prensado, fenómenos explicados anteriormente. En relación
a la edad de la madera, una aumento de ésta (8 años a 12 años) provoca que el
tiempo obtenido en alcanzar la viscosidad mínima aumente, lo cual se explica por
la mayor densidad de la madera de 12 años, dificultando la transferencia del calor
hacia el centro del tablero.
Condición Tpo (s) VI (Ohm-cm) Tº Centro (ºC) Tpo (s) VI (Ohm-cm)
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Modelo estadístico para la fuerza máxima de corte (Rcl). El ANOVA arrojado por el programa Design Expert nos arroja la siguiente tabla: Tabla 4.17: Análisis de varianza de los datos de Rcl.
Suma de Grados de Cuadrados Value F Prob > F
cuadrados libertad Promedio
Model 7861,1 2 3930,55 25,597 < 0,0001
A 7861,1 2 3930,55 25,597 < 0,0001
Pure Error 6909,73 45 153,54
Cor Total 14770,83 47
De acuerdo con el análisis de ANOVA, se rechaza H0 y se concluye que las
medias de las tres edades no tienen el mismo efecto sobre la fuerza máxima de
corte, es decir, la edad afecta significativamente este valor, calculado con un α de
0,05. Lo anterior está respaldado por un valor p pequeño (< 0.0001).
Los valores medios se presentan a continuación: Tabla 4.18: Valores medios de Rcl.
Edad Media (años) Estimada
5 34,43
8 65,41
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12 45,82
Usando el método LSD de Fisher con un α = 0,05 se hicieron
comparaciones entre los diferentes pares de medias, los cuales arrojaron los
siguientes resultados:
Tabla 4.19: Comparación de medias según método LSD de Fisher para Rcl.
Tratamiento Diferencia Grados de Error t for H0 Prob > |t|
medias libertad Estándar Coeff=0
5 vs 8 -30,98 1 4,381 -7,073 < 0,0001
5 vs 12 -11,39 1 4,381 -2,6 0,0125
8 vs 12 19,59 1 4,381 4,472 < 0,0001
Teniendo todos valores de Prob > |t| menores a 0,05 se concluye que
existen diferencias significativas entre todos los pares de medias.
Diagnosis del modelo
• Normalidad de los residuos
DESIGN-EXPERT PlotRcl
Studentized Residuals
No
rma
l %
Pro
ba
bil
ity
Normal Plot of Residuals
-2.03 -0.90 0.22 1.34 2.47
1
510
2030
50
7080
9095
99
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Gráfico N° 4.57: Gráfica de probabilidad normal de los residuales para Rcl.
Se observa en el gráfico anterior que los residuales presentan una tendencia
de línea recta, por lo que el supuesto de normalidad es aceptado.
• Existencia de puntos atípicos
DESIGN-EXPERT PlotRcl
Run Number
Ou
tlie
r T
Outlier T
-3.50
-1.75
0.00
1.75
3.50
1 10 19 28 37 46
DESIGN-EXPERT PlotRcl
Run Number
Co
ok
's D
ista
nc
e
Cook's Distance
0.00
0.25
0.50
0.75
1.00
1 10 19 28 37 46
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Gráfico 4.58: Distancia de Outler T y Cook’s para Rcl.
Los gráficos anteriores no evidencian la existencia de puntos atípicos.
• Transformación de los datos.
Gráfico N° 4.59: Diagrama de Box Cox para Rcl.
El gráfico anterior no nos da ninguna sugerencia de transformación de datos.
Wolcott, M. P. ; Kamke, E. A., Dillard, D. A. 1990. "Fundamentals of flakeboard
manufacture: Viscoelastic behavior of the wood component" . Wood and Fiber
Science, 22 (4), 345-361
Yongquist, J.A. , Carll, C.G. and Dickerhoof, H.E., 1982 "US. Wood-bases panel
índustry; research and technological innovation". Forest Prod. J. 32 (8); 14- 24.
1982.
Yongquist, J.A., 1985 "Structural composites research success and future
challenges". In: Symposium on Forest Products Research International-
Achievements and the Future; vol. 6, 1985, April 22-26; Pretoria, Republic of South
Africa. Sourth African Council for Scientifics and Industrial Research, National
Timber Research Institute, 15p. 1985.
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ANEXO A: DESCRIPCIÓN DE LAS PROPIEDADES.
Descripción de propiedades físico mecánicas, ecuaciones de cálculo.
Para la fabricación de OSB, los ensayos tanto físicos como mecánicos se realizaron de forma estandarizada, utilizando la Norma Canadiense CSA-0437 de Abril de 1993.
• Densidad
Probetas: Se obtuvieron dos probetas por tablero desde el centro, de 12 x 76 x
152 mm.
Metodología: Las probetas, se midieron realizando 4 medidas para el espesor, 2
para el ancho y 2 para el largo, luego se obtuvieron los promedios, con los cuales
se obtuvo el volumen de la probeta, las que posteriormente se llevaron a una
etapa de secado hasta masa anhidra, a una temperatura de 103 ± 3 °C.
Cálculo: La densidad se calculó utilizando la siguiente formula:
Masa Anhidra (g) D (kg/m3) = x 106
Volumen verde de la Probeta (mm3)
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• Tracción Perpendicular (IB). Probetas: Se obtuvieron once probetas por tablero de 12 x 50 x 50 mm.
Metodología: Las probetas se midieron tanto en su espesor, ancho y largo,
además estas se pesaron con el fin de poder determinar la densidad aparente de
cada una de las probetas. Estas fueron pegadas a las placas por adhesivo Hot-
melt, las cuales luego de ser enfriadas fueron llevadas a la máquina Instron para
proceder a traccionarlas.
Cálculo: El IB se determinó por la siguiente formula:
P máx IB =
b x l
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Donde:
IB = Esfuerzo de tracción perpendicular (MPa).
P máx. = Carga máxima (kN).
b = Ancho de la probeta (mm).
l = Largo de la probeta (mm).
Nota : La velocidad de ensayo utilizada fue de 0,96 mm/ min.
• MOR y MOE. Probetas: Se obtuvieron 4 probetas por tablero, dos paralelas y dos
perpendiculares.
Dimensiones: espesor = 12 mm
Ancho = 76 mm (espesor > 6 mm)
Largo = 338 mm (50 + 24 * espesor)
Metodología: Las probetas se midieron tanto en su espesor, ancho y largo,
además se pesaron con el fin de poder determinar la densidad aparente de cada
una de las probetas y luego aplicar una carga puntual.
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Cálculo:
Donde: R = Módulo de ruptura, (MPa).
E = Rigidez (Módulo de elasticidad aparente) (MPa).
P = Carga máxima, (kN).
L = Longitud de la luz (mm). Luz > 24 * espesor.
b = Ancho de la probeta (mm).
d = Espesor de la probeta (mm).
Pl = Carga en el límite proporcional (kN).
yl = Defor. central del límite proporcional de carga (mm).
Nota : La velocidad de ensayo fue de 6 (mm/min).
3 x P x L MOR =
2 x b x d2
Pl x L3
MOE =
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ANEXO B: CÁLCULO DE LA CONFECCIÓN DEL TABLERO OSB.
Características de tablero y adhesivo aplicado.
• Densidad Objetivo 650 kg/m3
• Razón de Encolado 1) 10%
2) 5%
• Espesor del Tablero 12mm
• Ancho del Tablero 500mm
• Largo del Tablero 500mm
• Humedad Objetivo 8%
• Porcentaje de Sólidos Adhesivo 50%
• Humedad de las Hojuelas 4%
• Pérdidas 5%
Peso del Tablero:
Peso Seco del Tablero:
= x = x = 1.95 kg
PESO DEL TABLERO VOLUMEN TABLERODENSIDAD OBJETIVO650 0.003
= / = / = 1.806 kg
PESO SECO DEL TABLERO (1 + CH)PESO DEL TABLERO 1.95 1.08
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Donde: Dht : Coeficiente de difusión térmica, cm2/s. T` : Temperatura de desarrollo, ºF. t` : Tiempo leído de la gráfica, horas. t : Tiempo Corregido, horas.
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Figura E1: Comportamiento de la temperatura durante el proceso de macerado de Eucalyptus
nitens de 8 y 12 años de edad.
0
20
40
60
80
0 4 8 12 16 20
Tiempo (Hr)
Tem
pera
tura
(ºC
)
8 AñosAgua12 AñosRequerido
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ANEXO F: CARACTERÍSTICAS DE LAS CHAPAS.
• 12 AÑOS
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• 8 AÑOS
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400
ANEXO G: PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL E. NITENS.
Propiedades Físicas. Contenido de Humedad (%) Densidad Básica (kg/m3)
Probeta 5 años 8 años 12 años 5 años 8 años 12 años
1 139,1 105,7 109,0 386,63 491,59 517,8
2 176,1 98,4 107,0 430,84 499,21 531,4
3 148,3 99,1 119,1 351,15 510,83 489,4
4 168,0 102,0 114,5 417,88 470,64 498,3
5 137,7 100,5 122,8 438,64 490,55 489,2
6 143,7 91,4 116,5 379,62 512,01 488,2
7 168,4 99,5 120,7 363,67 495,61 488,2
8 146,4 125,7 121,7 442,85 505,63 480,3
9 145,4 117,5 103,0 423,66 480,95 523,3
10 156,8 99,3 10,.2 359,81 498,59 520,2
11 148,5 103,8 84,7 414,52 469,60 498,5
12 154,8 110,3 95,5 419,96 462,96 509,3
13 171,0 106,8 95,9 422,92 477,45 497,6
14 169,1 104,1 69,1 401,87 477,60 555,0
15 143,0 100,4 80,7 411,23 498,18 520,8
16 158,9 99,5 74,6 380,55 502,28 514,4
17 166,3 110,4 72,5 365,87 504,08 541,2
18 145,7 97,6 90,3 361,19 480,11 499,7
19 140,1 110,3 64,0 413,27 459,28 536,2
20 1652 98,2 64,8 413,96 491,56 536,6
Promedio 155 104 97 400 489 512
Des. Est. 12,3 7,8 20,3 28,80 15,74 21,1
Máximo 176 126 123 443 512 555
Mínimo 138 91 64 351 459 480
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Contracción (%) Tangencial Radial Longitudinal
Probeta 5 años 8 años 12 años 5 años 8 años 12 años 5 años 8 años 12 años