3 keil impregnación

M. Sc. Ing. Forestal Gabriel Keil

Profesor Adjunto Ordinario a CargoCursos : Xilotecnología e

Industrias de Transformación Mecánica

Jornadas “Proceso, Producto y Gestión de la Madera de Pino Ponderosa”. (INTA Bariloche. 22 y 23 abril 2013 )

Industrias de Transformación Mecánica

Director Proyectos : Incentivos 11 A226(MINCyT) y PIA 10011 (MAGyP)

Director: LIMADLaboratorio de Investigaciones en maderas

FCAyF, UNLP

e mail: gabrieldkeil@yahoo.com.ar

PRESENTACIÓN

1. Presentación PIA 10011 (MAGyP)

2. Comportamiento a la Impregnación industrial

1. Presentación PIA (MAGyP)

Título de Proyecto de Investigación Aplicada (PIA 10011)

“Mejoras tecnológicas en la madera juvenil de pino ponderosa ( Pinus ponderosa Dougl. ex pino ponderosa ( Pinus ponderosa Dougl. ex Laws) para usos en productos sólidos y/o

encolados”

La producción de un aporte significativo al conocim iento

sobre mejoras tecnológicas posibles de aplicar en m adera

de pino ponderosa, con vistas a usos y aplicaciones para

la construcción, en productos sólidos en piezas ente rizas

OBJETIVOS DEL PROYECTO

la construcción, en productos sólidos en piezas ente rizas

y/o encoladas, a partir de los estudios básicos ya

realizados, apuntando a la profundización de los mism os

y a la realización de nuevos estudios.

Responsable: M. Sc. Gabriel KEIL

Integrantes: Lic. Mónica MURACE, Dra. Patricia RIVAS, Dra.

Laura TONELLO, M. Sc. Eleana SPAVENTO, Ing. Gustavo

ACCIARESI. (FCAyF, UNLP). Ing. Ismael ANDIA (AUSMA,

Participantes del Proyecto

UNComahue). Dra. Luján LUNA (FCNyM, UNLP)

Colaboradores: Ing. Mercedes REFORT, Ing. Laura MALY, Ing.

Natalia DE CRISTOFANO. (FCAyF, UNLP)

Estudiantes: Irina MOZO, Manuel DE HAGEN, Corina ANDINA,

Ezequiel DI MARCO y Álvaro ALBA. (FCAyF, UNLP)

1. Propiedades Físicas

2. Propiedades Mecánicas

3. Estudios Anatómicos

4. Estudios Químicos

5. Durabilidad Natural en Laboratorio

6. Pérdida de resistencia mecánica por degradación

Líneas de Investigación

(2011-2014)

7. Estudios de Impregnación

8. Durabilidad Adquirida, Toxicidad y Permanencia en Laboratorio

9. Comportamiento al Fuego

10. Endurecimiento de la Madera

11. Tratamientos Superficiales

12. Durabilidad Natural y Adquirida en Campo

1. Propiedades físicas y mecánicas. M. Sc. Ing. Ftal. E. Spavento

2. Impregnación industrial. M. Sc. Ing. Ftal. G. Keil

Presentaciones en Jornadas “Proceso, Producto y

Gestión de la Madera de Pino Ponderosa”.

(INTA Bariloche 22 y 23 abril 2013 )

2. Impregnación industrial. M. Sc. Ing. Ftal. G. Keil

3. Durabilidad, toxicidad y permanencia. Lic. M. Murace

4. Comportamiento al fuego. Dra. M. Tonello

5. Incorporación de silicatos. Ing. Ftal. M. Refort

6. Recubrientes superficiales. Lic. R. Cámera

2. Comportamiento a la

Impregnación IndustrialImpregnación Industrial

2.1. Comportamiento a la

Impregnación Industrial Impregnación Industrial

según escuadrías y soluciones

Objetivo

El objetivo de este trabajo fue el estudio del comportamiento a la impregnación en autoclave con distintas soluciones, de la madera juvenil de Pinus ponderosa en madera juvenil de Pinus ponderosa en

piezas de distintas dimensiones.

Origen de la madera

Se trabajó con material de Pino ponderosa proveniente del sudoeste de la provincia de Neuquén, extraído de la zona del lago Melliquina zona del lago Melliquina (40°27’23”S-71°13’52”O). Los ejemplares muestreados tenían una edad de 22 años, situación que presenta el 90% de madera juvenil en la troza (Zingoni et al, 2005).

Dimensiones de las piezas• Dimensión A = 10 x 10 x 150 mm • Dimensión B = 10 x 50 x 200 mm• Dimensión C = 15 x 100 x 400 mm• Dimensión D = 50 x 50 x 150 mm• Dimensión E = 20 x 20 x 400 mm• Dimensión E = 20 x 20 x 400 mm

Soluciones hidrosolubles

Solución 1= paraformaldehido al 100% (P 100)

Solución 2= paraformaldehido al 50% (P 50)

Solución 3= paraformaldehido al 25% (P 25)

Solución 4= mezcla a base de boro al 15% (B 15)

Solución 5= mezcla a base de boro al 10% (B 10)

Formulación a base de Boro

Compuestos Formulación Porcentaje en

peso sólido

Fosfato ácido de amonio PO4H(NH4)2 10

Sulfato de amonio SO4(NH4)2 60

Ácido bórico H3BO3 20

Borato de sodio Na2B4O7 10

Origen: producto desarrollado por LEMIT - CIDEPINT.

Impregnación en autoclave

.

Impregnación en autoclave

.

METODOS

Ensayos físicos

Las propiedades físicas estudiadas en maderassin impregnar fueron: contenido de humedad (CH),(IRAM 9532, 1963); densidad aparente anhidra(Do), densidad aparente normal (Dn) y densidadaparente normal corregida al 12% del CH (Dn12),(IRAM 9544, 1985).(IRAM 9544, 1985).

Impregnación de las probetasLas probetas fueron impregnadas, con las 5

soluciones, aplicando el método de Bethell o de“célula llena”. Se calcularon los siguientesparámetros: penetración , absorción, retencionesnominales y reales.

PARÁMETROS DE IMPREGNACIÓNPenetración. Profundidad al que llegael preservante dentro de la madera.

Absorción. Cantidad de solución ingresada a lamadera. A (kg/m³) = Pf – Pi

V

Retención nominal . Cantidad de producto activoRetención nominal . Cantidad de producto activoingresado. Rn (kg/m³) = A * C(%)

100

Retención real. Producto activo referido a densidad demadera. Ra (kg/m³) = Rn * Do (g/cm³)

0,45 (g/cm³)

Hipótesis de trabajo

1.Los parámetros de impregnación estánafectados por las dimensiones de piezaimpregnada.impregnada.

2.La respuesta a la impregnación varia en funciónde las soluciones impregnantes y lasdimensiones.

Hipótesis 1

Para evaluar el grado de asociación entre la impregnación (absorción en Kg/m3) y las variables determinantes de la dimensión de la probeta (espesor, ancho y largo en mm), se realizó un análisis de correlación simple.

E(mm)(espesor)

A(mm)(ancho)

L(mm)(largo)

Abs(kg/m³)

E(mm)(espesor)

1,00 0,44 0,00 1,0 E-04

A(mm)(ancho)

0,07 1,00 0,00 6,1 E-07

L(mm)(largo)

0,70 0,68 1,00 7,1 E-07

Abs(kg/m³) -0,36 -0,45 -0,45 1,00

Tablero de listones encolado de cara

r = -0,36p-value = 0,0001

r = - 0,45p-value = 6,1 E-07

Tablero de listones encolado de cara

r = -0,45 p-value = 7,1 E-07

Hipótesis 2

Para evaluar el efecto de la dimensión de la probeta y las soluciones impregnantes sobre la variable respuesta “absorción (Kg/m3) ”, se realizó un Análisis de la Varianza.

Fuente de VariaciónSuma de

Cuadradosgrados de libertad

Cuadrado Medio

F p-valor

Modelo 4730420,84 24 197100,87 9,17 <0,0001Modelo 4730420,84 24 197100,87 9,17 <0,0001

Solución 581534,02 4 145383,51 6,76 0,0001

Dimensión 2508962,27 4 627240,57 29,17 <0,0001

Solución * Dimensión 1539576,89 16 96223,56 4,47 <0,0001

Error 2365428,07 110 21503,89

Total 7095848,91 134

1 2 3 4 5

solución

0,00

211,84

423,68

635,52

847,36

Abs

(K

g/m

3)

Tablero de listones encolado de cara

dimensión Adimensión Bdimensión Cdimensión Ddimensión E

dimensión Adimensión Bdimensión Cdimensión Ddimensión E

La mayor absorción fue registrada por la dimensión A (10 x 10 x 150 mm, menor dimensión ensayada) combinada con la solución 3 (paraformadehído al 25%).

Conclusiones

• La absorción de las probetas, tuvo una correlaciónnegativa con las dimensiones de las piezasimpregnadas, es decir que se obtienen mayoresabsorciones en piezas de dimensiones menores.

• El tipo de solución interactuó con la dimensiónafectando la absorción.

• En pino ponderosa la mayor absorción se registró con lasolución de paraformaldehido al 25% y la dimensión A(10 x 10 x150 mm), las piezas de menor dimensiónensayadas.

2.2. Comportamiento a la

Impregnación Industrial Impregnación Industrial

ensayando 8 soluciones

Soluciones hidrosolubles

Solución 1= paraformaldehido al 100% (P 100)

Solución 2= paraformaldehido al 50% (P 50)

Solución 3= paraformaldehido al 25% (P 25)

Solución 4= mezcla a base de boro al 15% (B 15)

Solución 5= mezcla a base de boro al 10% (B 10)

3 nuevas soluciones

6- Arseniato de cobre cromatado (CCA)

De parte del INTI Madera & Muebles, se recibió unamuestra de Arseniato de cobre cromatado (CCA),concentrado según su formulación de venta a las

Puerta placa

Mobiliario

concentrado según su formulación de venta a lasindustrias:

Óxido de cromo = 45,63%Óxido de cobre = 17,47%Pentóxido de Arsénico = 36,90%

Factor óxido = 69%

7. Biopreservante

Se desarrolló mediante síntesis química y en un solo paso,una familia de productos para la conservación/preservaciónde maderas, con rendimientos superiores al 90 % (purezadel 98%). Se seleccionó el compuesto de mejor desempeñoen cuanto a las pruebas de eficacia controlada y se lodenominó producto B.

Puerta placa

MobiliarioCaracterísticas del Producto B: a) naturaleza química:compuesto orgánico; b) color: amarillo pálido; c) soluble:en agua; d) densidad: 0,905 – 1,000 g/ml (a 20 º C); e)pureza: 98 %; f) porcentaje –relativo- de aplicaciónsugerido: 5 %

Fuente: Producto desarrollado en CONICET – UNL .Murgía, M. ( 2012).

8. Formulación solución fosfato monoamónico y decaborato de sodio

Compuestos Gramos

Fosfato monoamónico 6.8

Puerta placa

Mobiliario

Fosfato monoamónico 6.8

Decaborato de sodio 1.2

Agua c.s.p. 100

Origen: Química Bosques S. A. (Producto en desarroll o)

Objetivo

El objetivo de este trabajo fue el estudio del comportamiento a la impregnación en autoclave con soluciones de mercado y autoclave con soluciones de mercado y nuevos productos, de la madera juvenil

de Pinus ponderosa.

Parámetros comparativos de las 8 soluciones

TratamientoAbsorción

(kg/m3)Retención

nominal (kg/m3)Retención

real (kg/m3)Penetración

B10 448,006 a 44,801 36,826 TotalB15 499,079 ab 74,862 61,536 TotalP50 504,539 ab 252,269 207,366 TotalBP5 542,022 ab 27,101 22,277 TotalF8 551,356 ab 44,108 36,257 TotalF8 551,356 ab 44,108 36,257 Total

P25 608,030 ab 234,702 192,925 TotalP100 636,101 b 636,101 522,875 TotalC2 644,760 b 8,789 7,224 Total

Paraformaldehído al 100% (P100); al 50% (P50) y al 25% (P25)Solución de boro al 10% (B10) y al 15% (B15)Fosfato decaborato al 8% (F8)Bío preservante al 5% (BP5)CCA al 2% (C2)

Absorción de las 8 soluciones

300

400

500

600

700

B10

B15

P50

BP5

F8

0

100

200

Absorción (kg/m3)

P25

P100

C2

Parámetros comparativos de las 5 soluciones con potencialidad fungicida

Solución Referencia gráfica

n Media(kg/m3)

Desvío estándar (kg/m3)

Paraformaldehídoal 100%

A 27636,10

157,15

Paraformaldehídoal 100%

B 27 504,54 230,26

Paraformaldehídoal 100%

C 27 608,03 187,77

Biopreservante D 26 542,02 211,20Biopreservanteal 5%

D 26 542,02 211,20

CCA al 2%

E 26 636,87215,80

Parámetros comparativos de las 3 soluciones con potencialidad ignífuga

Solución Referencia gráfica

n Media(kg/m3)

Desvío estándar(kg/m3)

Solución a base de

Boro al 15%A 27 499,08 264,44

Solución a base de B 27 448,01 252,57base de

Boro al 10%B 27 448,01 252,57

Fosfato decaborato

al 8%C 20 551,36 175,98

Conclusiones

> La madera juvenil de Pino ponderosa es fácilmenteimpregnable con soluciones con potencialidadfungicida, insecticida y/o ignífugas.

> La relevancia industrial de estos ensayos señala que no eslo mismo impregnar postes o madera redonda, vigas, tablas olistones. Además el tipo de preservante también influye.

> Según los requerimientos de protección determinados por la> Según los requerimientos de protección determinados por lacategoría de riesgo en uso (IRAM 9600 para CCA y CCB), lasolución y las dimensiones de las piezas a impregnar, deberánajustarse los parámetros de impregnación.

> Presión (tiempo y magnitud) y solución impregnante (tipo yconcentración) deberán ajustarse para lograr una retenciónacorde a la categoría de riesgo donde estará expuesta la piezade madera en uso y a la dimensión de la pieza.