6 refort silicatos
- 1. MEJORAS TECNOLÓGICAS DE LA MADERA DE PINO PONDEROSA MEDIANTE LA JORNADAS PROCESO, PRODUCTO Y GESTIÓN DE LA MADERA DE PINO PONDEROSA PINO PONDEROSA MEDIANTE LA INCORPORACIÓN DE SILICATOS INGENIERA FORESTAL MARÍA MERCEDES REFORT BECARIA UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA
- 2. El objetivo de los trabajos fue estudiar el comportamiento de algunos parámetros físicos y de dureza en madera de Pino ponderosa impregnada OBJETIVO dureza en madera de Pino ponderosa impregnada con diferentes soluciones de dióxido de silicio, boro, óxido de sodio y de potasio
- 3. Dióxido de silicio con objetivos ignífugos y biocidas (Pereyra & Giudice, 2008). ANTECEDENTES CON SILICATOS Durán et al. (2012), incorporó dióxido de silicio en combinación con boratos para ofrecerle a la madera la protección frente al fuego. El silicio combinado con el boro aporta dureza, aumentando la resistencia mecánica a compresión y la estabilidad dimensional de la madera (Gonzáles, 2008). La madera, la solución impregnante y las condiciones de proceso son los 3 factores que influyen en la penetración de líquidos en la madera, Malkov (2002).
- 4. MATERIAL LEÑOSO Listones de 50 X 50 X 1000 mm Probetas de 50 X 50 X 50 mm Probetas libres de defectos 30 repeticiones por tratamiento Latitud 39º19'03'' Longitud 70º56'36.8'' Precipitación anual 500-550 mm Temperatura media anual 10°C
- 5. MÉTODO BETHELL MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE I) Parámetros de Aplicación:Parámetros de Aplicación: •• Vacío Inicial: 600Vacío Inicial: 600 mm Hg pormm Hg por•• Vacío Inicial: 600Vacío Inicial: 600 mm Hg pormm Hg por 10 minutos.10 minutos. •• Presión: 3 Kg.cmPresión: 3 Kg.cm por 5por 5 minutosminutos •• Vacío Final: 600Vacío Final: 600 mm Hg por 10mm Hg por 10 segundos.segundos. •• Temperatura:Temperatura: 1818°° CC
- 6. Solución: Silicato de sodio y potasio MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE I) • SiO2 (22,6 g) • Na2O (4,10 g) • K2O (6,20 g) • Agua desmineralizada Concentraciones de SiO2 de 5%, 10% y 15%
- 7. PARÁMETROS CALCULADOS Y ENSAYOS REALIZADOS • Absorción (IRAM 9600): (Pf – Pi ) / V • Retención nominal (IRAM 9600): (A * C) / 100 • Retención real (IRAM 9600): (Rn * Do) / Dx• Retención real (IRAM 9600): (Rn * Do) / Dx • Densidad aparente normal: (IRAM 9544) • Dureza Janka: (IRAM 9570) • Absorción de agua: (24, 48, 168 Y 360 horas) • Estudios anatómicos con MEB
- 8. RESULTADOS PARÁMETROS DE IMPREGNACIÓN Concentración SiO2 (%) Absorción (kg.m-3) Rn (kg.m-3) Ra (kg.m-3) 5 130,15 a 6,51 a 5,35 a 10 98,20 b 9,82 b 8,07 b 15 74,01 c 11,10 c 9,12 c 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 Absorción (kg.m-3) Rn((kg.m-3) Ra ((kg.m-3) S1 (5%) S2 (10%) S3 (15%) ABSORCIÓN Solución de Boro 747 kg.m-3 CCB 583 kg.m-3 Silicatos Na y K 124 kg.m-3 Silicatos Li 78 kg.m-3
- 9. RESULTADOS DENSIDAD APARENTE NORMAL Concentración SiO2 (%) Densidad normal (kg.dm-3) Testigo 0,43 a 0.44 0.46 0.48 DENSIDAD APARENTE NORMAL T Aumento de la densidad hasta un 17,8 %. La madera sigue considerándose liviana. 5 0,43 a 10 0,47 b 15 0,47 b 0.36 0.38 0.4 0.42 T S1 (5%) S2 (10%) S3 (15%) T S1 (5%) S2 (10%) S3 (15%)
- 10. RESULTADOS ABSORCIÓN DE AGUA Concentración SiO2 (%) Absorción de agua (%) 24 horas 48 horas 168 horas 360 horas Testigo 44,01 a 47,82 a 72,54 a 84,67 a 5 43,59 a 50,84 a 78,63 a 90,15 a 10 38,40 b 45,50 b 70,10 b 80,07 b 15 34,08 c 40,23 c 69,17 b 76,43 b Valores muy superiores a los encontrados con Metacrilato de metilo en madera de álamo 16,87%, 19,81%, 28,77% y 44,21% 15 34,08 c 40,23 c 69,17 b 76,43 b 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 24 HS 48 HS 168 HS 368 HS T S1 (5%) S2 (10%) S3 (15%)
- 11. RESULTADOS DE DUREZA JANKA Concentración SiO2 (%) Dureza Janka (N.mm-2) Transversal Tangencial Radial Testigo 29,083 a 29,083 a 24,833 a 5 44,438 b 26,188 a 22,438 a 10 49,938 c 28,313 a 25,938 a 15 36,813 d 27,938 a 24,250 a15 36,813 d 27,938 a 24,250 a 0.00 100.00 200.00 300.00 400.00 500.00 600.00 DTr DTg DRd T SiO2 5 (%) SiO2 10 (%) SiO2 15 (%) DUREZA TRANSVERSAL Aumentos del 69 % con 10% SiO2 Aumentos del 53 % con 5% SiO2 Aumentos del 26 % con 15% SiO2
- 12. CONCLUSIONES (PARTE I) Se lograron aumentos de la densidad en el orden del 17,8% en el valor de densidad aparente normal de la madera Los valores de absorción de agua trabajando con concentraciones deLos valores de absorción de agua trabajando con concentraciones de dióxido de silicio al 10% presuponen una mejora en la impermeabilización del material Se lograron aumentos en el orden del 69% en la dureza, en el plano transversal
- 13. Solución Tratamiento Método Parámetros de Proceso A Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC Bethell modificado Vacío inicial 650Hg, 10 min. MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE II) Solución A SiO2(10g) Na2O(1,80g) K2O(1,82g) C.S.P. H2O(100g) B Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 45ºC C Baño caliente frío Calentamiento 85ºC, 60 min., mantenido hasta enfriamiento 18ºC. Tiempo total 12 hr D Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 30 min. Presión 3,50kg.cm-2, 360 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC E Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 30 min. Presión 3,50kg.cm-2, 720 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC
- 14. MÉTODO Y SOLUCIONES ENSAYADAS (PARTE II) Solución B F Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Solución Tratamiento Método Parámetros de Proceso Solución B SiO2(10g) Na2O(3,15g) K2O(0,60g) B2O3(0,85g) C.S.P. H2O(100g) F (vacío-presión) 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 18ºC G Bethell modificado (vacío-presión) Vacío inicial 650Hg, 10 min. Presión 3,50kg.cm-2, 20 min. Vacío final no. Temperatura 45ºC H Baño caliente frío Calentamiento 85ºC, 60 min., mantenido hasta enfriamiento 18ºC. Tiempo total 12 hr
- 15. RESULTADOS PARÁMETROS DE IMPREGNACIÓN 0 100 200 300 400 500 600 A B C D E F G 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Retención A B C D E F G 0 5 10 15 20 25 30 35 40 Retención real A B C D E F G H0 Absorción (kg/m3) H Retención (Kg/m3) H Mayor absorción y retención en los tratamientos con baño caliente-frío (C y F) y vacío-presión a temperatura ambiente, presión de 360 minutos (G) y de 720 minutos (H). Retención real (Kg/m3) H Trat. A(kg.m-3) Rn (kg.m-3) Ra(kg.-3) A 119,72 a 8,98 a 7,98 a B 145,64 a 10,92 a 9,71 a C 405,04 c 30,38 c 27,00 c D 152,32 a 11,42 a 10,15 a E 153,96 a 11,55 a 10,26 a F 556,76 d 41,76 d 37,12 d G 322,44 b 24,78 b 21,50 b H 424,20 c 32,82 c 28,28 c
- 16. RESULTADOS DENSIDAD APARENTE NORMAL 440 460 480 500 T A B C Tratamientos Dn (kg.dm-3) Testigo 0,43 a A 0,45 abc B 0,46 ab C 0,48 bc 380 400 420 440 Densidad (kg/m3) C D E F G H C 0,48 bc D 0,44 ab E 0,49 bc F 0,50 c G 0,44 a H 0,44 a Aumento de la densidad hasta un 16 % (C, E y F). Densidad relacionada con propiedades físicas, mecánicas y aptitud de uso.
- 17. RESULTADOS DE ABSORCIÓN DE AGUA 50 60 70 80 90 T A B C D 0 10 20 30 40 24 HS 48 HS 168 HS 360 HS D E F G H Diferencia significativa entre todos los tratamientos y el testigo Valores similares a los encontrados con Metacrilato de metilo en madera de álamo a las 368 hs, 44,21%
- 18. RESULTADOS DE DUREZA JANKA TRANSVERSAL 25 30 35 40 T A B C Tratamientos Dureza Tr. (N.mm-2) TESTIGO 29,77 a A 32,34 ab 0 5 10 15 20 25 Dureza Tr. (N/mm2) C D E F G H A B 32,22 ab C 39,44 d D 31,60 ab E 36,38 cd F 34,30 bc G 31,36 ab H 33,07 bc Aumentos en todos los tratamientos Aumentos de hasta 32% (tratamiento C)
- 19. RESULTADOS DE DUREZA JANKA TANGENCIAL 20 25 30 35 T A B C Tratamientos Dureza Tg. (N.mm-2) TESTIGO 27,42 cd A 23,64 abcd 0 5 10 15 20 Dureza Tg. (N/mm2) D E F G H A 23,64 abcd B 27,44 bcd C 22,96 ab D 25,05 abcd E 34,54 e F 29,64 de G 21,38 a H 24,86 abcd Comportamiento no uniforme Aumentos de hasta 25% (tratamiento E)
- 20. RESULTADOS DE DUREZA JANKA RADIAL 20 25 30 35 T A B C Tratamientos Dureza Rd. (N.mm-2) TESTIGO 24,90 ab A 23,64 ab 0 5 10 15 20 Dureza Rd. (N/mm2) C D E F G H A 23,64 ab B 23,94 ab C 23,94 ab D 24,74 ab E 33,74 c F 26,76 b G 21,31 a H 25,66 ab Comportamiento no uniforme Aumentos de hasta 35% (tratamiento E)
- 21. RESULTADOS DE DUREZA JANKA CON Y SIN ESTUFA 200 250 300 350 400 450 500 ASE ACE BSE BCE CSE CCE DSE DCE ESE 0 50 100 150 200 D. Trans. Kg/cm2 ESE ECE FSE FCE GSE GCE HSE HCE Aumentos de hasta 68% (C,D, E y F) Mejor cristalización del silicato luego de estufa
- 22. RESULTADOS ANATOMÍA Depósitos compactos y granulosos sobre los diferentes elementos anatómicos Viscosidad y Ph del impregnante
- 23. CONCLUSIONES PARTE II Se lograron aumentos de densidad y dureza transversal, en el orden del 16 y 68% , respectivamente. Con MEB, se observó una distribución uniforme del impregnante en todo el tejido en una capa superficialel tejido en una capa superficial Se logró una disminución significativa en la absorción de agua en todos los tratamientos Los mejores resultados se obtuvieron por los tratamientos baño caliente- frío y Bethell a temperatura ambiente
- 24. CONCLUSIONES FINALES Es posible la incorporación de dióxido de silicio, sodio, potasio y boro en la madera de Pino ponderosa Los valores de absorción de agua presuponen una mejora importante en la impermeabilización del material Las mejoras logradas en las características naturales de la madera, potencian el uso de la madera impregnada con silicatos, para pisos y muebles El aumento del valor de densidad aparente normal de la madera, presupone una mejora en la mayoría de las propiedades físicas y mecánicas.
- 25. MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!! Ingeniera Forestal María Mercedes Refort e-mail de contacto: mmrefort@gmail.com