Evaluación físico-química de compositos madera-plástico para el diseño de productos

Physico-chemical evaluation of wood-plastic composites for product design

Los residuos de madera son tratados comúnmente como desecho y existe un problema para su disposición. Actualmente, las fibras son utilizadas para producir papel, material de construcción y bioplásticos; aunque han sido desarrollados previamente materiales compuestos madera-plástico, no hay reportes de uno con matriz de policaprolactona. Durante la investigación se desarrollaron materiales compuestos policaprolactona-harina de madera de álamo que fueron caracterizados por medio de microscopía electrónica de barrido, espectroscopía infrarrojo por transformada de Fourier, biodegradación, prueba de captación de agua, propiedades mecánicas de flexión a tres puntos y barrido de temperatura. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido mostraron materiales compuestos con uniformidad en la matriz, la espectroscopía evidenció interacción del grupo carbonilo de la policaprolactona y el enlace de estiramiento O-C-O con los grupos OH de la madera. Los materiales compuestos son resistentes a la degradación hidrolítica aún bajo los efectos de los rayos UV. De acuerdo con los resultados, se obtuvo un material apropiado para su uso en diseño de productos, por lo que finalmente fue generada una propuesta de diseño del mismo.

INTRODUCCIÓN

Ha sido estimado que no existirán suficientes productos forestales en el mercado para 2030, por lo que los esfuerzos se han centrado en el manejo eficiente, reúso de productos y desechos de lignocelulosa [1]. Una posibilidad de mejorar la economía circular es usar diferentes materiales de desecho y productos de diferentes sectores [2]; la ventaja de usar materiales reciclados no sólo ofrece un menor precio, sino que es más eco-efectivo que disponerlos [2]. Los residuos del corte de madera, han sido comúnmente tratados como desecho y existe un problema para su disposición. Actualmente las fibras recuperadas son utilizadas para producir productos de papel, material de construcción y bioplásticos [1]. Fibras como el cáñamo, yute y bambú han sido estudiados debido a sus propiedades mecánicas [3], así como abeto, pino, eucalipto, arce, haya y roble se incluyen generalmente como harinas embebidas en matrices poliméricas [4].

Los materiales compuestos son un material multifase que consiste de un material matriz con una fase de refuerzo, es decir, en el caso de los materiales WPC, generalmente se usa la madera como refuerzo en forma de harina [5], y fibras [1,2,6]. Los compositos madera plástico (WPC) son materiales amistosos ambientalmente debido a que la fuente del material puede ser materiales vírgenes o reciclados, que permiten reducir los costos de manufactura, energía y el consumo de materiales vírgenes [6].