Capitulo 3 Polímeros naturales
M a d er a
L a
m a d e r a .
y
su s
d e r i v a d o s
Ca r a c t e r í s t i c a s
La madera es un material natural que se obtiene a partir del tronco de diferentes especies de árboles. Se compone de celulosa, lignina, sales minerales, resinas y agua. La proporción entre estos componentes es diferente en cada especie y determina sus propiedades y posibles aplicaciones. La madera es un material fuerte y elástico, buen aislante del calor y la electricidad, cálido al tacto y que admite una gran variedad de acabados. Es, además, un material muy duradero si se trata correctamente. Tipos de made ra
Las maderas suelen clasificarse en m a d e r a s b l a n d a s y m a d e r a s d u r a s o f u e r t e s . Esta clasificación, a pesar del nombre, no responde a criterios de dureza o resistencia de la madera, sino que se refiere al tipo de árboles de los que se obtiene. Los árboles de madera blanda pertenecen al grupo de las gimnospermas (pino, abeto,.), mientras que los árboles de madera dura pertenecen al grupo de las angiospermas (roble, nogal, haya, encina,.).
g e n e r a l e s
Obtención industrial de la madera
A pesar de que se considera un material natural, la madera sufre una serie de transformaciones desde que se tala el árbol hasta que se llega a sus formas comerciales. Estas transformaciones son: T a l a d o Se lleva acabo con máquinas especializadas, como las sierras mecánicas. D e s c o r t e z a d o Mediante el que se eliminan lar ramas y las raíces que no se puedan aprovechar. D e s p i e c e y t r o c e a d o Se lleva a cabo en el aserradero. No todos los troncos se despiezan de la misma manera, depende de las características del tronco (grietas y heridas) y del uso que se le quiera dar a la madera. En el aserradero se genera una gran cantidad de restos de madera que se reciclan, bien como combustible, bien como materia prima para la producción de derivados. S e c a d o Con el que se pre-
tende acondicionar la madera para facilitar su trabajo, enco-
Formas comerciales de la Madera Como es un material muy utilizado, la madera puede encontrarse en gran variedad de formas comerciales:
L i s t o n e s y t a b l o n e s Que son prismas rectos, de sección cuadrada o rectangular, y gran longitud.
T a b l e r o s m a c i z o s Que M o l d u r a s p e r f i l e s Obtepueden estar formados por nidos a partir de listones a una o varias piezas rectangu- los que se les da una deterlares encoladas por sus can- minada sección. tos. R e d o n d o s Que son cilinCh a p a s y l á m i n a s Forma- dros de madera generalmendas por planchas rectangula- te muy largos. res de poco espesor.
lado y acabado, rebajar los costes de transporte al disminuir el peso, aumentar la resistencia y prevenir la posibilidad de infección por el ataque de hongos e insectos, así como reducir la deformación que se produce en toda madera seca, para lo cual se controlan los esfuerzos durante el secado, de manera que la madera tome la forma que nos interese. Se puede llevar a cabo de manera que la madera tome la forma que nos interese. Se puede llevar a cabo de forma natural, al aire, o de manera artificial, mediante vapor de agua caliente, o bien combinando ambos procedimientos.
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Madera y sus derivados
Página 2
4 .Aglomerado
D e r i v a d o s
d e
l a
a. Los tr ansformados de madera madera
Tableros
Se obtiene a partir de los restos (cortezas, virutas, ramas,.) que se generan en el aserradero. Entre ellos tenemos: Formados por varias chapas finas de madera que se superponen con las vetas cruzadas, se encolan y se prensan. Contrachapados
Tableros
M a d e r a de
fibra
(MDF)
Elaborados a partir de fibras obtenidas de la pasta de madera, que se encolan y se prensan. T a b l e r o s l i s t o n a d o s For-
mados por listones o tablas de madera del mismo tipo encolados por sus cantos.
aglomerados
Formados por varias chapas finas de madera que se desmenuzan hasta convertirlos en astillas, se mezclan con un adhesivo y se prensan. b. La celulosa y las pastas elaboradas con madera
La celulosa es una sustancia que se encuentra en las membranas de las células vegetales. Frente a otras plantas, los árboles no contienen una gran proporción de esta sustancia, por ejemplo, mientras que el algodón contiene un 92 % de celulosa, el pino solo contiene un 57 %, Sin embargo, a pesar de ello, los árboles son en la actualidad una materia prima abundante, por lo que la mayor parte de la celulosa se obtiene a partir de ellos. La madera no está exclusivamente formada por celu-
c. El papel
1 .Contrachapado
2 . Tablero Listonado
losa, sino que a esta le acompañan sustancias diversas, como lignina, materias minerales y en ocasiones resinas, materias grasas, taninos, etc.
añaden a la madera previamente triturada, se consigue u n a p a s t a q u í m i c a , de la que se obtiene la celulosa pura.
Para determinadas aplicaciones no es necesario obtener la celulosa en estado puro y, por lo tanto, se puede preparar una p a s t a mecánica de m adera, triturando la madera troceada con grandes cantidades de agua, en otras ocasiones se utilizan procedimientos en los que mediante el empleo de productos químicos, que se
mezclan entre sí y con otras procedentes del algodón, esparto, trapos, papeles y cartones reciclados, etc., con lo que se consiguen mezclas de propiedades y características determinadas, con las que fabricar tipos concretos de papeles y productos derivados. La tecnología actual ha per-
los productos acabados, y se realizan todos los procesos sin ninguna interrupción, De esta forma se mezclan, refinan y diluyen las pulpas para lograr la resistencia del papel que se va a fabricar, se dosifican para conseguir el gramaje adecuado, se prensa y seca la pasta preparada para conse-
3 . MDF
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Capitulo 3 Polímeros naturales
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P r e p ar a c i ó n d e l a m a d e r a p a r a p r o d u c i r c e l u l o sa Una vez abatido el árbol o las especies no arboreas y eliminadas sus ramas, se procede a: -Descortezar el tronco. La corteza no es apta para la fabricación de pastas por su alto contenido de lignina, pero suele utilizarse como biomasa. -Cortar el tronco en módulos que se adapten a la maquina de astillas o chipeado. Esto facilita su transporte terrestre o lacustre (jangadas), su manipulación y el proceso de chipeado. -Eliminar los nudos. Cuando se quiere producir pasta mecánica de baja calidad (ejemplo con chopo canadiense u otras maderas o pa jas) esta operación no es indispensable; en cambio si lo es, cuando se trata de coníferas o pino. No obstante en plantaciones
Ce l u l o s a :
artificiales o bosques auto sostenibles se producen las variedades con nudos muy blandos, a fin de eliminar este proceso. Co r t a r l o n g i t u d i n a l m e n t e los troncos.
Cuando los diámetros de los troncos exceden los 18 cm, se cortan en 2 o 3 trozos longitudinales, a fin de facilitar el chipeado y un mejor aprovechamiento de la madera. Este proceso es eliminado en plantaciones artificiales o bosques auto sostenibles, ya que se tala los arboles con un diámetro no superior a 18 cm o el necesario para las maquinas chipeadoras. Transform ar en chips o astillas los troncos.
Los troncos previamente preparados se introducen en una maquina continua en
F a b r i c a c i ó n
Obtenidos los chips o astillas estos deben ser procesados a fin transformarlos en la pasta para la fabricación del papel o cartulina. Este proceso comprende los siguientes procesos: -Clasificador: La función del clasificador es la de Separar los chips o astillas que no posean el tamaño correcto. Solo los chips aceptados, pasan a las pilas que alimentan continuamente al digestor. D i g e st st o r c o n t i n u o o d e s f i brador.
En el digestor continuo, los chips o astillas comienzan en forma continua su transformación para producir el papel. En el interior del reactor se los cocina, con agua, vapor y productos químicos, a fin de separar sus fibras. Los chips o astillas, ingresan por la parte superior de este gran cilindro de presión, y a medida que caen se van cocinando, pasando por varias esta-
d e
l a
donde se los troza en astillas o chips de no más de 2 cm de largo para facilitar su cocción y procesamiento posterior. Esta operación puede ser realizada en frió o caliente en presencia de agua, con poca o mucha presión. Re q u e r i m i e n t o s q u e d e b e poseer el chipeado o astillado: - Bajo consumo energético.
-Alta producción y calidad constante de los chips o astillas. -Producción en forma continua. -Reciclado de los chips que no posean las dimensiones necesarias para la producción de pasta. -Bajo scrap. -Versatilidad para procesar distintas durezas.
P a s t a
Calidad de la pasta: 1. La longitud de la fibra depende: de la especie y sus características. · las fibras de algunas especies son mas largas que otras. · las fibras de especies recién cortadas son mas largas que las secas. Las recién cortadas son mas elásticas por estar todavía impregnadas de jugos de la especie. Las secas son más quebradizas. De la temperatura de desfibrado. El calor disminuye la rigidez de la fibra. 2. La suavidad de la fibra, por ende de la pasta depende: a) de la naturaleza de la especie. Del tamaño o combinaciones de tamaños de las especies utilizadas. De la temperatura de desfibrado. La temperatura provoca un aflojamiento parcial que facilita la separación de las fibras elementales. Del diámetro de los de los clasificadores. La suavidad de la pasta aumenta a medida que disminuye
nada. L a c a lil i d a d d e l a g u a d e l a v a d o .
A) el agua debe ser sumamente pura, producto de una perfecta depuración, adecuado manejo de sus lodos y un excelente c ontrol microbiano. Esto facilitara la extracción de impurezas o tintes. R ef ef i n a r l a s f i b r a s .
Antes de refinarlas la solución es enviada a un tanque de lavado donde a las fibras se le extrae el licor negro o agua sucia, y se las refina para que las fibras alcancen el largo correcto, desfibriladoras (quitarle las pelusas a las fibras), para obtener un buen entrelazado en la formación de la hoja de papel. Blanquear la pasta.
En la primera etapa del blanqueo, la pasta tiene un ligero tinte amarillento, allí, se le agrega una solución blanqueadora compuesta por dióxido de cloro y cloro (hoy existen otros compuestos para fabricas de alta producción), y en las etapas si-
Chips
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Fa b r i c a c i ó n
d e l
Molinos homogenizadores.
En la primera etapa del proceso se bombea a los molinos homogenizadores, los distintos tipos de pastas que componen la receta (ejemplo 360 kg de pino y 180 kg de reciclado) y se le agregan las cargas minerales, colas, blanqueadores ópticos, captadores de basura aniónica y otros productos químicos que le darán al papel su resistencia, apariencia y color final. Ca j a d e a l i m e n t a c i ó n .
Una vez homogeneizada la receta, se la bombea hacia la caja de alimentación de la maquina, que va distribuyendo la pulpa liquida (solución al 99% de agua), a lo ancho del fieltro o tela. El f i e l t r o o t e l a : Es un fieltro
de soporte de construcción triaxial no tejido, que recibe las fibras por la parte superior, que se van acomodando en forma paralela al sentido
p a p e l
de marcha del fieltro y que por la parte inferior drenan el agua, ayudada por cajas aspirantes que facilitan la extracción del liquido (agua y otras sustancias). En esta etapa en que el papel esta húmedo, puede introducirse filigranas o marcas de agua, mediante un rodillo denominado bailarín. P r e n s a s : Al final del fieltro
el papel pasa por unos cilindros prensadores que exprimen el exceso de agua y prensan las fibras entre sí. Secadores.
El papel pasa por una zona de cilindros calentados a vapor, que le extraen el exceso de humedad. En esta etapa del proceso se le puede aplicar al papel un apresto superficial para mejorar su terminación. Bobinas finales.
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Posteriormente el papel es enrollado en grandes bobinas o popes con destino al encapado o las cortadoras, donde serán tratadas o fraccionadas en bobinas o pliegos con destino a los convertidores. C o n t r o l e s : En las etapas
descriptas existen equipos controladores de corrección automática computarizados, que verifican las variables de todos los procesos y las características que va adquiriendo el papel. Lo que sumado a las verificaciones físico – químicas realizadas por el área de control de calidad, nos aseguran que el papel cumpla con las características adecuadas.
I m a g en e n e x p l i ca c a t i v a d e l p r o c es es o
