Wood-based Composite and Panel Products de John A. Youngquist CONTRACHAPADO Alumno: ARIEL SCHEJTMAN

COMPOSITES DE MADERA

DE PARTÍCULAS

OSB AGLOMERADOS MDF

DE FIBRAS

HARDBOARD TABLERO AISLANTE R. A LA HUMEDAD

ESPECIALES

RET DEL FUEGO CON PRESERVANTES CON YESO

C. DE MAD CON OTRO MAT

CON MAT INORGÁNICO

CON CEM DE MAGNESIA CON CEM PORTLAND ALTO CONT TERMOPLÁSTIC

CON MAT TERMOPLÁSTICO

COMPOSITES DE MADERA INTRODUCCIÓN El concepto "Composite" en madera se usa para cualquier material compuesto de elementos de madera adheridos entre sí. La cola, las resina o el adhesivo es, junto con la madera, parte fundamental del producto. El elemento básico que estructura los composites de madera es la fibra ya sean aisladas o agrupadas en partículas. Las características físicas y mecánicas de la madera varían entre las especies e incluso dentro de árboles de una misma especie. En los composites de madera éstas características se definen durante el proceso de fabricación, y se presentan en forma homogénea en todo el producto. Los objetivos de los composites son: suministrar materiales económicos para la construcción, la reutilización y maximización del uso de la madera, la fabricación de materiales con productos renovables, la fabricación de productos con características físicas y mecánicas conocidas.

MATERIA PRIMA Se utilizan pedazos o partículas de madera como materia prima. Éstos se presentan en una gran variedad de tamaños y formas. En la figura de la derecha, se graficán en orden de tamaño descendente.

BAJO CONT TERMOPLÁSTIC

CONTRACHAPADO Son paneles hechos de láminas o chapas de madera adheridas entre sí como un solo cuerpo. Se componen de chapas impares y la dirección de las fibras es perpendicular entre chapas adyacentes, con el objetivo de equilibrar su estructura, dar estabilidad y resistencia a las rajaduras. Además, comparativamente, se obtienen buenas características mecánicas con espesores bajos. Las chapas pueden variar en especies, número, espesor y calidad de la madrera. A su vez el espesor total del panel varía de 1,6 a 76 mm. Hay 2 tipos principales de paneles contrachapados: A) Paneles para uso constructivo (principalmente hechos con maderas blandas). B) Paneles para terminaciones y revestimientos (principalmente maderas duras)

FABRICACIÓN Se humedecen los troncos, se descortezan, luego, sujetos de su eje, se cortan con una sierra paralela como si se "desenrollará" en una gran chapa continua, en espesores de 1,6 a 4.8 mm. Luego las chapas son cortadas en tamaños uniformes y clasificadas en muchos grados de calidad (homogeneidad, nudos, defectos, etc.). Se aplican los adhesivos en la superficie, se montan en sentido perpendicular de las fibras, se someten a presión en frió primero para aplanar y transferir pegamentos y después en caliente para curar el adhesivo. Finalmente son cortadas a su dimensión definitiva y clasificadas de acuerdo al estándar para el cual se elaboraron.

CONTRACHAPADO APLICACIONES DECORATIVAS: Fabricación de muebles, revestimientos de paredes, cielos y fachadas. ESTRUCTURALES: Tablero de cubierta y diafragma, entrevigado y diafragma de forjados (rectos y curvos), cerramiento y diafragma de muros (reemplaza riostras), divisiones interiores, tabiques, alma de viguetas en doble T, encofrados, suelos especiales.

TABLEROS DE PARTÍCULAS DESCRIPCIÓN Son tableros fabricados con partículas de madera (como virutas, aserrín y similares) y otros materiales lingocelulósicos de la agricultura. Se elaboran mediante la aplicación de presión sobre las partículas mezcladas con adhesivo. ADHESIVOS: Se fabrican principalmente con adhesivos de Urea – formol y Fenol - formaldehído. RECUBRIMIENTOS: se utilizan melaminas, chapas naturales y sintéticas, lacado, papel fenólico, placas de acero o cobre, laminados plásticos, etc. ADITIVOS: Se incorporan durante su fabricación para mejorar algunas de sus propiedades (ceras, para aumentar su repelencia a la humedad; productos ignífugos; productos insecticidas, productos fungicidas, etc.)

TABLEROS DE PARTÍCULAS > OSB DESCRIPCIÓN Los tableros Oriented Strandboard (OSB) están formados con virutas (strands) de madera que se unen entre sí con un adhesivo mediante la aplicación de calor y presión. Las virutas de las caras exteriores se alinean mientras que la de las caras interiores van perpendicularmente unas con otras, tal como en los contrachapados. Esto le da sus positivas cualidades de resistencia. Están compuestos de 3 a 5 capas. COMPOSICIÓN: VIRUTAS: Longitud aproximada de 80 mm y un grueso inferior a 1 mm. Suelen provenir de especies de crecimiento rápido. ADHESIVOS: Se suele usar Urea-formol, Urea-melamina–formo, y Fenol-formaldehído. ADITIVOS: productos ignífugos, productos insecticidas, productos fungicidas, etc.

APLICACIONES DECORATIVAS: Algunos arquitectos lo utilizan como revestimiento visto. ESTRUCTURALES: soporte de cubiertas y diafragma de cubiertas, entrevigados de forjados y diafragma de forjado, cerramiento de fachadas, tabiques divisorios, bastidores de muebles y de elementos de carpintería.

TABLEROS DE PARTÍCULAS > OSB FABRICACIÓN

FABRICACIÓN DE TABLEROS OSB

Los troncos son descortezados, remojados en estanques con agua caliente, para facilitar su cortado. Luego son cortados con aserradoras especiales en astillas delgadas (strands). Posteriormente se mezclan con resina y cera en mezcladoras rotatorias. Luego se colocan en capas con las partículas orientadas en sentido perpendicular entre ellas, armando una gruesa estera. Presión en caliente: la estera de astillas orientadas es prensada bajo calor durante 3 a 5 minutos para lograr el curado (170°C a 200°C).

TABLEROS DE PARTÍCULAS > AGLOMERADOS DESCRIPCIÓN Los tableros de partículas se desarrollaron a partir de la necesidad de aprovechar el aserrín, las virutas, y el particulado en general, producidos por la industria maderera. Generalmente se hacen en 3 capas, las caras con partículas más finas y el centro mas toscas. Suelen ser más económicos que los tableros de fibras ya que reducir materiales lingocelulósicos a partículas requiere menos esfuerzo que a fibras. Sin embargo su resistencia es inferior porque no se aprovechan tan bien las características de las fibras. APLICACIONES CARPINTERÍA Y MOBILIARIO: Fabricación de puertas delgadas, fabricación de muebles, divisorios y mamparas, rodapiés, zócalos, falsos techos ESTRUCTURALES: Base de cubiertas, prefabricados, base de suelos, elaboración de vigas cajón o casetones, paneles sándwich

FABRICACIÓN Proceso se realiza en un sistema continuo con cinturones móviles. PARTICULADO: Se separan las partículas por tamaños (tamizado). ADHESIÓN: Se mezclan con las resinas (4% a un 10% del material total). Se agrega cera de parafina para mejorar resistencia a humedad. PRENSADO: Formación de la estera. Prensado en frío para reducir espesor y luego en caliente para el curado de las resinas. TERMINACIÓN: Los tableros son recortados a su dimensión definitiva. Las capas externas poseen partículas más finas y mayor cantidad de resinas. Como terminación pueden recibir una chapa de madera natural o de melamina, pueden ser lacados, etc.

TABLEROS DE FIBRAS DESCRIPCIÓN Son tableros elaborados a base de fibras lignocelulósicas a las que se añade una adhesivo y que son sometidas a presión y calor para obtener un cuerpo sólido. Al ser la madera fibra por naturaleza, los tableros de fibra explotan las propiedades inherentes a la madera en mayor grado que los tableros de partículas. Los tipos principales son MDF (médium density fiberboard), los Hardboard y los tableros de aislamiento FABRICACIÓN Las fibras se obtiene por molienda de desgaste, el material pasa por 2 discos una rotatorio y otro inmóvil. Para facilitar este proceso se adiciona agua o vapor lo que debilita la unión entre fibras. El tipo de tablero resultante depende del proceso de fabricación. PROCESO SECO: Se adicionan las resinas en mezcladores o rociadores. Se forma la estera y es prensada primero en frío para compactar. Después son recortadas y prensadas en calor (140°C a 190°C) para lograr el curado de las resinas. PROCESO HÚMEDO: Se fabrica igual que el papel haciendo una pulpa de fibras, agua y resinas. El agua es utilizada como medio de distribución los materiales en la estera. PRENSADO: Se extrae el agua en una serie de rollos de prensa en frío. Finalmente son prensados en calor en prensas multiabiertas. Por proceso húmedo se obtienen los hardboards (900 kg/m3) y los tableros aislantes (230 kg/m3) y por proceso seco se obtiene el MDF (450 kg/m3). El proceso húmedo está en retroceso.

TABLEROS DE FIBRAS > MDF DESCRIPCIÓN El término MDF significa “médium density fiberboard” (tablero de fibras de mediana densidad). Son tableros formados por fibras lignocelulósicas unidas entre sí con resinas adhesivas. Son formados por aplicación de presión y calor. Son tableros fabricados en “proceso seco” (contenido de humedad en la fabricación inferior al 20%). Su densidad es de 450 kg/m3. Se componen de: FIBRAS (extraída de la madera por desfibradores), ADHESIVOS (Urea-formol, Urea-melaminaformol, Fenol-formaldehído, y de isocianato), ADITIVOS (cera, ignífugos, insecticidas, fungicidas).

APLICACIONES CARPINTERÍA Y MOBILIARIO: Fabricación de puertas, fabricación de muebles en general, fabricación de muebles de cocina y de baño, muebles divisorios, molduras. ESTRUCTURALES: Bases de cubiertas, divisiones interiores, tabiques, bases de suelos.

TABLEROS DE FIBRAS > HARDBOARD DESCRIPCIÓN Los harboard, como su nombre lo indica son tableros duros o de alta densidad (900 kg/m3). Se fabrican por proceso húmedo generalmente y muchas veces la unión se realiza por las propias sustancias de la madera (lignina). El espesor de estos tableros no suele superar los 5mm. Se componen de: FIBRAS (extraída de la madera por desfibradores), ADHESIVOS: (naturales si es en proceso húmedo) y ADITIVOS (cera, ignífugos, insecticidas, fungicidas).

APLICACIONES Su utilización es más limitada que la de los MDF. Fabricación de muebles, industria del automóvil

TABLEROS DE FIBRAS > TABLERO AISLANTE DESCRIPCIÓN Son tableros formados por fibras lignocelulósicas no prensadas, fabricados en proceso húmedo. También llamados Softboard. Su densidad es de 230 kg/m3.

APLICACIONES Aislación térmica, aislación acústica.

ESPECIALES RESISTENTES A LA HUMEDAD Son tableros a los que se incorpora principalmente cera y asfalto ya sea en la mezcla o fijándose a la superficie. Los agentes incorporados mantienen las fibras relativamente impermeables.

RETARDANTES DEL FUEGO Son impregnados por presión con solventes o con sus superficies tratadas. Estos solventes pueden afectar algo las propiedades mecánicas del material

CON PRESERVANTES Son tableros tratados con preservantes como el CCA (chromated copper arsenate) o compuesto de boro. Protegen de hongos e insectos.

DE MADERA CON OTRO MATERIAL > INORGÁNICO Se diferencian de los anteriores porque la cantidad de material inorgánico necesario es mucho mayor que cuando se usan resinas. Hay 3 categorías principales: yeso, cemento de magnesia y cemento Pórtland. Las propiedades del material dependen de la cantidad, naturaleza y densidad de los materiales mezclados. El yeso y cemento de magnesia son sensibles a la humedad por eso se usan en interiores. Los composites con cemento Pórtland son más duraderos y se aplican en interior y exterior Son muy resistentes al deterioro, a los insectos y al fuego. Además no requieren calor para el curado. Eso hace que su coste sea mas bajo.

CON YESO Es una mezcla de agua yeso y fibra lingocelulosa. Se usan para formar superficies de cielo y paredes interiores reemplazando los sistemas de aplicación de yeso pasta. Para aumentar fuerza y rigidez los paneles son envueltos en papel.

CON CEMENTO DE MAGNESIA Tiene algunas ventajas de fabricación respecto al cemento portland ya que acepta más agua en la fabricación, pudiendo usarse lingocelulosas menos dóciles. El cemento de magnesia es sensible al agua pero menos que el yeso. Se fabrican paneles de baja densidad para cielo y pared mezclados con lana de madera

DE MADERA CON OTRO MATERIAL > INORGÁNICO CON CEMENTO PORTLAND Son los de uso más común. Se caracterizan por la gran solidez que aporta el cemento Pórtland. Se hacen tanto de baja densidad (con lana de madera) como de alta densidad (con partículas y fibras). Ofrecen buena aislamiento de sonido y se pueden dejar vistos. Los de baja densidad de usan como cielo y pared. Los paneles de alta densidad pueden ser usados como revestimiento de paredes, base de pavimentos, puertas cortafuego, moldes de concreto, etc. Normalmente se estucan sus superficies con cemento (exterior) o yeso (interior)

MADERA CON OTRO MATERIAL > TERMOPLÁSTICO DESCRIPCIÓN En estos materiales las fibras de madera pueden actuar como matriz, como relleno o como refuerzo. Los termoplásticos incluyen el polipropileno, el poliestireno, el vinil y los polietilenos. Éstos se ablandan con el calor y endurecen con el enfriado. Deben derretirse por debajo de la temperatura de degradación de la lingocelulosa (200°C a 220°C). Se añaden aditivos para mejorar el lazo entre la lingocelulosa y el termoplástico. CON ALTO CONTENIDO TERMOPLÁSTICO En estos composites el termoplástico es una matriz continua y la lingocelulosa un refuerzo o relleno. Ésta le aporta mayor estabilidad térmica al compuesto. Para su fabricación, las materias son mezcladas y después se da forma al producto en un molde, resultando un material homogéneo. Se pueden fabricar pellets de material para su moldeado posterior.

CON BAJO CONTENIDO TERMOPLÁSTICO El termoplástico en general funciona como una resina adhesiva uniendo la lingocelulosa. Son similares a los composites de lingocelulosa normales (aglomerados, tableros de fibras, etc.) Las materias pueden ser mezcladas en seco y luego formado el producto en prensas con calor. También se puede fundir el termoplástico previamente, fluir en la lingocelulosa y aplicar presión en frío.

BIBLIOGRAFÍA Wood-based Composites and Panel Products John A. Youngquist www.infomadera.net AITIM (Asociación de Investigación Técnica de Industrias de la Madera), España.

ARIEL SCHEJTMAN MATERIALES DE ÚLTIMA GENERACIÓN Y MATERIALES EFICIENTES / MASTER EN PROYECTO DE ARQUITECTURA Y CIUDAD / ENERO 2008 PROFESOR: GONZALO BARLUENGA