Efectos de la morfología del poliestireno de alto impacto en las propiedades de los compuestos de madera-plástico

The Effects of the High Impact Polystyrene Morphology on the Properties of Wood-Plastic Composites

La tecnología de los compuestos de madera y plástico incluye conceptos de compatibilidad y procesabilidad, con importantes retos para optimizar las formulaciones de grado, el procesamiento y la estabilización del sistema compuesto. Debido a la baja estabilidad térmica en el procesamiento de la harina de madera, productos como las poliolefinas, el estireno y el cloruro de polivinilo representan la gran mayoría de los termoplásticos empleados en los compuestos celulósicos. El poliestireno de alto impacto (HIPS) es un termoplástico versátil como resultado de las variaciones en la composición y morfología de la fase dispersa de caucho en la matriz estirénica. Además de su temperatura de procesado relativamente baja, estas características hacen del HIPS un polímero adecuado para aplicaciones de compuestos de madera y plástico, ya que se puede conseguir un equilibrio óptimo entre rigidez y dureza mediante un control preciso de los parámetros morfológicos del HIPS y de la formulación del compuesto. En el presente estudio, se utilizaron grados comerciales de HIPS con diferente índice de fluidez y distribución del tamaño de las partículas en la preparación de compuestos de madera y plástico. Las propiedades mecánicas y las temperaturas de distorsión térmica de los compuestos se analizan en función de las características del HIPS y del contenido de relleno en el compuesto. Aplicando simplemente la regla de las mezclas, se demostró que, debido a su peso específico relativamente bajo, la harina de residuos de madera podría ser rentable para sustituir a los rellenos minerales o las fibras de vidrio en los compuestos plásticos con un mejor rendimiento en términos de resistencia específica y rigidez. Se utilizó el análisis de microscopía electrónica de superficies fracturadas para ilustrar la dispersión de la harina de madera, la humectabilidad y las interacciones matriz-relleno.

INTRODUCCIÓN

La preparación de compuestos de madera con polímeros es una práctica antigua, especialmente en lo que respecta al uso de resinas termoestables como la urea, el fenol o la melamina-formaldehído e isocianatos en la producción de paneles MDF (tableros de fibra de densidad media). Del mismo modo, el uso de harina o fibra de madera como relleno en termoplásticos ha sido conocido desde los años 70 por la industria del automóvil, que utiliza compuestos de polipropileno con fibra de madera, conocidos en el mercado como woodstock®. Estos compuestos se extruyen y laminan en láminas para el revestimiento interior de puertas de vehículos y botas de uso cotidiano. 

Hay que tener en cuenta numerosos aspectos a la hora de transformar termoplásticos con residuos de madera. La humedad y la granulometría deben controlarse estrictamente, ya que esto produce discontinuidades y piezas con características inaceptables debido a la presencia de burbujas o manchas superficiales causadas por procesos termooxidativos.