Vol. 28 Núm. 3 (2022): Otoño 2022
Artículos Científicos

Caracterización de MDF producidos con residuos de madera de bolaina (Guazuma crinita Mart.) proveniente de una plantación

José Alberto Cipra Rodriguez
Universidad Nacional Agraria La Molina
Biografía
Héctor Enrique Gonzales Mora
Universidad Nacional Agraria La Molina
Biografía
Aldo Joao Cárdenas Oscanoa
Universidad Nacional Agraria La Molina
Biografía

Publicado 2022-12-08

Palabras clave

  • chemi-mechanical pulp,
  • chemical characterization,
  • emulsion polymer isocyanate,
  • fiber morphology,
  • refiner mechanical pulp,
  • technological properties
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  • pulpa químico-mecánica,
  • caracterización química,
  • emulsión de polímero de isocianato,
  • morfología de la fibra,
  • pulpa mecánica,
  • propiedades tecnológicas
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Resumen

Bolaina (Guazuma crinita Mart.) es una de las especies vegetales más utilizadas en las plantaciones forestales de Ucayali, Perú. La producción de madera de bolaina ha incrementado, consecuentemente también la generación de residuos de madera. Afortunadamente, estos residuos se pueden utilizar como materia prima para fabricar otros productos. Este estudio tiene como objetivo lograr producir tableros que cumplan, cuando menos, con los requisitos mínimos de la norma europea y americana para tableros de fibra de densidad media (MDF) producidos con dos tipos de pulpas, es decir, pulpa mecánica (RMP) y pulpa químico-mecánica (CMP), a partir de residuos de madera de bolaina obtenidos de una plantación forestal de 5 años a 8 años, y usando dos tipos de resinas: urea-formaldehído (UF) y emulsión de polímero de isocianato (EPI). Para fabricar RMP y CMP, los residuos de madera se pretrataron con agua e hidróxido de sodio a 5% de concentración (p/p), respectivamente, durante 24 h. Los parámetros morfológicos de las fibras de ambas pulpas se analizaron utilizando el equipo Morfi compact. Además, también se caracterizaron químicamente las maderas y pulpas. Los contenidos de sólidos de las resinas fueron 65% para UF y 23% para EPI diluido con agua destilada. Ambas resinas se aplicaron con una dosis de 10% (p/p). Se prepararon cuatro tipos de MDF: RMP-UF, CMP-UF, RMP-EPI y CMP-EPI. Los resultados confirmaron la viabilidad de preparar MDF con residuos de madera (5% de corteza) de bolaina como materia prima. En cuanto a la influencia de las resinas, el MDF con EPI presentó mejores propiedades físicas y mecánicas que el fabricado con el UF. Las pulpas, RMP y CMP, tuvieron un comportamiento similar en MDF. RMP-EPI y CMP-EPI exhibieron las mejores propiedades.

Citas

  1. Aguinsaca, F., Rey, Y., Jaramillo, A., Luzón, C., Jumbo, N., Fernández, P., González, J. & Pucha-Cofrep, D. (2019). Caracterización química de cinco especies forestales en el sur de Ecuador. Bosques Latitud Cero, 9(1), 110-118.
  2. American National Standard Institute [ANSI] (2009). ANSI A208.2. Medium density fiberboard (MDF) for interior applications. ANSI. https://www.compositepanel.org/education-resources/store/standards/ansi-a2082-2016-medium-density-fiberboard-mdf-for-interior-applications.html
  3. Ayala-Mendivil, N., & Sandoval, G. (2018). Bioenergía a partir de residuos forestales y de madera. Madera y Bosques, 24(Núm. esp.), e2401877. https://doi.org/10.21829/myb.2018.2401877
  4. Belini, U. L., Tomazello Filho, M., Chagas, M. P., & Oliveira, J. T. (2008). Alterações na estrutura anatômica da madeira de cavacos de Eucalyptus grandis em três condições de desfibramento para a confecção de painéis MDF. Revista Árvore, 32(3), 523-532. http://doi.org/10.1590/s0100-67622008000300013
  5. Ceccarelli, R., & Gonzales H. (2016). Obtención de tableros de fibras (HDF) a partir de papel periódico. Revista Forestal del Perú, 31(1), 11-22. https://doi.org/10.21704/rfp.v31i1.1022
  6. Córdova Contreras, A. R., Cárdenas Oscanoa, A. J., & Gonzáles Mora, H. E. (2020). Physical and mechanical characterization of Guazuma crinita Mart. composites based on virgin polypropylene. Revista Mexicana de Ciencias Forestales, 11(57), 4-31. https://doi.org/10.29298/rmcf.v11i57.621
  7. Cruz, N., Bustos, C. A., Aguayo, M. G., Cloutier, A., & Castillo, R. (2018). Impact of the chemical composition of Pinus radiata wood on its physical and mechanical properties following thermo-hygromechanical densification. BioResources, 13(2), 2268-2282. http://dx.doi.org/10.15376/biores.13.2.2268-2282doi
  8. Egoavil, G. (1992). Aptitud de pulpa química al sulfato de bolaina blanca (Guazuma crinita) a la fabricación de papel de escritura. [Tesis de maestría, Universidad Nacional Agraria La Molina].
  9. English, B., Youngquist, J. A., & Krzysik, A. M. (1994). Chapter 6: Lignocellulosic Composites. In R. D. Gilbert (Ed.), Cellulosic polymers, blends and composites (pp. 115-130). Hanser Publishers. https://www.fpl.fs.fed.us/documnts/pdf1994/engli94a.pdf?referer=www.clickfind.com.au
  10. European Committee for Standardization [CEN] (1993a). EN 310. Wood-based panels - Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0008516
  11. European Committee for Standardization [CEN] (1993b). EN 317. Particleboards and fibreboards - Determination of swelling in thickness after immersion in water. CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma/?c=N0008533
  12. European Committee for Standardization [CEN] (1993c). EN 319. Particleboards and fibreboards - Determination of tensile strength perpendicular to the plane of the board. CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0008535
  13. European Committee for Standardization [CEN] (1993d). EN 322. Particleboards and fibreboards - Determination of moisture content. CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma/?c=N0008539
  14. European Committee for Standardization [CEN] (1993e). EN 323. Particleboards and fibreboards - Determination of density. CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0008540
  15. European Committee for Standardization [CEN] (2009). EN 622-5. Fibreboards. Specifications - Part 5: Requirements for dry process boards (MDF). CEN. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0045079
  16. Fagundes, H. A. (2003). Produção de madeira serrada e geração de resíduos do processamento de madeira de florestas plantadas no Rio Grande do Sul. [Master thesis, Universidade Federal do Rio Grande do Sul] https://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/4567/000412901.pdf
  17. Food and Agriculture Organization [FAO]. (2018). Datos y cifras globales de productos forestales 2016. Retrieved from www.fao.org/3/I7034ES/i7034es.pdf
  18. Grigsby, W., Thumm, A., & Carpenter, J. (2012). Fundamentals of MDF Panel Dimensional Stability: Analysis of MDF High-Density Layers. Journal of Wood Chemistry and Technology, 32(2), 149-162. https://doi.org/10.1080/02773813.2011.624667
  19. Guo, J., Hu, H., Zhang, K., He, Y., & Guo, X. (2018). Revealing the mechanical properties of emulsion polymer isocyanate film in humid environments. Polymers, 10(6), 652. https://doi.org/10.3390/polym10060652
  20. Gupta, G. K. (2009). Development of bark-based environmental-friendly composite panels. [Master thesis, University of Toronto]. https://tspace.library.utoronto.ca/bitstream/1807/18310/3/Gupta_Gireesh_K_200911_MScF_thesis.pdf
  21. Halvarsson, S., Edlund, H., & Norgren, M. (2008). Properties of medium-density fibreboard (MDF) based on wheat straw and melamine modified urea formaldehyde (UMF) resin. Industrial Crops and Products, 28(1), 37-46. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.01.005
  22. Hillman, D. (1998). Speciality market pulps and their function in specialty papers. Specialty Technical Papers, 98(June), 8-10.
  23. Kim, M. H., & Song, H. B. (2014). Analysis of the global warming potential for wood waste recycling systems. Journal of Cleaner Production, 69, 199-207. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2014.01.039
  24. López, Y. M., Paes, J. B., & Martínez R. E. (2018). Propiedades ignífugas de tableros de madera plástica producidos con diferentes especies forestales y termoplásticos reciclados. Madera y Bosques, 24(2), e2421495. https://doi.org/10.21829/myb.2018.2421495
  25. de la Macorra, C. (2004). Tratamiento de impregnación con álcali y perióxido de hidrógeno para reducir el consumo energético en la producción de pastas mecánicas: modificaciones estructurales de la molécula de lignina. [Tesis de doctorado, Universidad Complutense de Madrid]. https://biblioteca.ucm.es/tesis/qui/ucm-t27373.pdf
  26. Malpartida, C. V. (2010). Determinación de la composición química de la especie bolaina blanca (Guazuma crinita Mart.) procedente del sector Cadera-Tingo María. [Tesis de licenciatura, Universidad Nacional Agraria de la Selva].
  27. Miguel, M. L., Iwakiri, S., Trianoski, R., Gonzales, H. & Miguel, C. (2019). Producción de tableros de partículas con Bolaina (Guazuma crinita Mart) procedente de una plantación de cuatro años. Ciência da Madeira, 10(2), 197-204. https://doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v10n3p197-204
  28. Myers, G. C., Arola, R. A., Horn, R. A., & Wegner, T. H. (1996). Chemical and mechanical pulping of aspen chunkwood, mature wood, and juvenile wood. Tappi Journal, 79(12), 161-168.
  29. Nordström, B., & Hermansson, L. (2018). Effect of softwood kraft fiber coarseness on formation and strength efficiency in twin-wire roll forming. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 33(2), 237-245. https://doi.org/10.1515/npprj-2018-3029
  30. Nuryawan, A., & Alamsyah, E. (2018). A Review of Isocyanate Wood Adhesive: A Case Study in Indonesia. In H. Ozer (Ed.). Applied Adhesive Bonding in Science and Technology (p. 73-90). IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.73115
  31. Perng, Y. S., Wang, E., Cheng, Y. L., & Chen, Y. C. (2009). Effects of fiber morphological characteristics and refining on handsheet properties. Taiwan Journal of Forest Science, 24(2), 127-139.
  32. Ramírez-Coretti, A. (1996). Características de cartones empleados en la industria de la construcción. Revista Tecnología en Marcha, 12(4), 38-45.
  33. Rowell, R. M., Pettersen, R., Han, J. S., Rowell J. S., & Tshabalala, M. A. (2005). Cell wall chemistry. In R. M. Rowell [Ed.] Handbook of wood chemistry and wood composites (pp. 35-74). CRC Press.
  34. RStudio Team (2020). RStudio: Integrated Development for R version 3.6.1. RStudio. http://www.rstudio.com/
  35. Shmulsky, R., & Jones, D. (2011). Forest Products and Wood Science, an Introduction. 6th ed. Wiley - Blackwell. http://dx.doi.org/10.1002/9780470960035
  36. Solár, R., Dibdiaková, J., Mamoň, M., Kačik, F., Rázgová, Z., Vacek, V., Sivák, J., & Gaff, M. (2011). Alkaline and Alkaline/oxidation pre-treatments of spruce Wood (Picea abies) - Impact on the quality of kraft pulp. Bioresource Technology, 102(2), 1921-1927. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.08.023
  37. Solt, P., Konnerth, J., Gindl-Altmutter, W., Kantner, W., Moser, J., Mitter, R., & Van Herwijnen, H. (2019). Technological performance of formaldehyde-free adhesive alternatives for particleboard industry. International Journal of Adhesion and Adhesives, 94, 99-131. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.04.007
  38. Soudre, M. (2009). Rendimiento comercial de la madera de bolaina blanca (Guazuma crinita) procedente de tres sistemas de producción forestal en la región Ucayali. http://repositorio.iiap.org.pe/bitstream/IIAP/213/1/Soudre_documentotecnico_2009.pdf
  39. de Souza, D. T., Carvalho, L. A., & Valadares, L. F. (2015). Documentos 18: Celulose: pontos de vista. Retrieved from https://www.embrapa.br/busca-de-publicacoes/-/publicacao/1034962/celulose-pontos-de-vistaDe Souza et al., 2015
  40. Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI] (1999). T. 203. cm-99. Alpha-, beta- and gamma-cellulose in pulp. TAPPI Press
  41. Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI] (1997). T. 204. cm-97. Solvent extractives of wood and pulp. TAPPI Press
  42. Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI] (1993). T. 211. om-93. Ash in Wood, pulp, paper and paperboard: combustion at 525°C. TAPPI Press
  43. Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI] (1998). T. 222. om-98. Acid-insoluble lignin in wood and pulp. TAPPI Press
  44. Technical Association of the Pulp and Paper Industry [TAPPI] (1995). T. 233. cm-95. Fiber length of pulp by classification. TAPPI Press
  45. Thoemen, H., Irle, M., & Sernek, M. (2010). Wood-based panel: an introduction for specialist. Brunel University Press. www.cost.eu/module/download/53630
  46. Tinti, V. P., Gonçalves, F. G., Paes, J. B., Arantes, M. D. C., Vieira, M. C., & López, Y. M. (2018). Propiedades físicas y densitometría de rayos X en tableros de residuos de madera. Ciência da Madeira, 9(2), 71-81. http://dx.doi.org/10.12953/2177-6830/rcm.v9n2p71-81
  47. Xing, C., Deng, J., Zhang, S. Y., Riedl, B., & Cloutier, A. (2006). Impact of bark content on the properties of medium density fiberboard (MDF) in four species grown in eastern Canada. Forest Products Journal, 56(3), 64-69.
  48. Ye, X. P., Julson, J., Kuo, M., Womac, A., & Myres, D. (2007). Properties of medium density fiberboards made from renewable biomass. Bioresource Technology, 98(5), 1077-1084. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.04.022
  49. Zaki, J., Muhammed, S., Shafie, A., & Wan, W. (2012). Chemical properties of juvenile latex timber clone rubberwood trees. Malaysian Journal of Analytical Sciences, 16(3), 228-234.
  50. Zanuttini, M., & Marzocchi, V. (2003). Alkaline chemi-mechanical pulp from poplar. Relationship between chemical state, swelling and papermaking properties. Holzforschung, 57(5), 489–495. https://doi.org/10.1515/HF.2003.073