Influence of carbon fibre layers on the strength of thermally modified laminated veneer lumber

Influencia de las capas de fibra de carbono en la resistencia de la madera laminada modificada térmicamente

La modificación térmica de la madera es un método alternativo respetuoso con el medio ambiente para mejorar varias propiedades de la madera sin el uso de productos químicos. Se determinó la resistencia a la compresión (CS) paralela a la fibra de madera laminada reforzada (LVL) fabricada a partir de chapas de haya (Fagus orientalis) tratada térmicamente y fibra de carbono. La modificación térmica se realizó a 140°C, 160°C, 180°C y 200°C según el proceso de tratamiento térmico. Se añadió fibra de carbono como capa de refuerzo entre chapas de madera unidas con fenol-formaldehído (PF), acetato de polivinilo (PVAc) y adhesivos de poliuretano (PU) para mejorar las propiedades del LVL. Los resultados mostraron que reforzar los paneles LVL con fibra de carbono aumentó tanto la densidad como la CS. El adhesivo PF mostró mejores resultados para paneles LVL reforzados con fibra de carbono. La estructura anatómica y la densidad del material de madera afectan significativamente sus propiedades mecánicas, incluida la resistencia a la compresión paralela a las vetas. La densidad de la madera tuvo una fuerte relación lineal significativa con la CS.

1. INTRODUCCIÓN

La madera es uno de los primeros materiales de construcción e ingeniería utilizados por la humanidad. Sigue siendo un material notable en las industrias de la construcción y la carpintería. La madera tiene características estructurales desfavorables como nudos, propiedades de combustión, inestabilidad dimensional, baja resistencia biológica, fácil degradación por condiciones ambientales externas y fibras retorcidas[1,2]. Es necesario mejorar o eliminar estas características estructurales desfavorables del material de madera y hacerlo adecuado para su uso final.

En los últimos años, teniendo en cuenta el medio ambiente y la salud humana, se han desarrollado diferentes métodos para eliminar o minimizar las propiedades desfavorables de la madera y los materiales derivados de la madera. Uno de los métodos más populares es la modificación térmica, y su aplicación está aumentando en los últimos años[3-5]. Se ha descubierto que la modificación térmica es un método eficaz para mejorar la estabilidad dimensional de la madera, su durabilidad biológica y reducir el contenido de humedad de equilibrio. La modificación térmica altera el polímero de la pared celular y la química de la madera mediante el calentamiento a altos niveles de temperatura. Las altas temperaturas modifican las propiedades químicas y anatómicas de la madera[6,7]. Además, las propiedades de resistencia mecánica también pueden disminuir en función de las condiciones de tratamiento[8-11].

En las dos últimas décadas se ha producido un rápido aumento del consumo de recursos forestales debido al incremento de la población mundial, el aumento de la demanda de materiales de madera, el uso insostenible de los recursos forestales, los incendios forestales y las catástrofes naturales como los corrimientos de tierras. Las maderas compuestas estructurales (SCL, por sus siglas en inglés) se han producido para eliminar los defectos estructurales del material de madera y para utilizar el material de madera de forma más eficiente.