Fibra de madera

Antecedentes

Los productos forestales compuestos, o madera de ingeniería, se refieren a materiales hechos de madera que están pegados entre sí. En los Estados Unidos, se producen aproximadamente 21 millones de toneladas (21,3 millones de toneladas métricas) de madera compuesta anualmente. Los materiales compuestos más populares incluyen madera contrachapada, tableros de bloques, tableros de fibra, tableros de partículas y madera de chapa laminada. La mayoría de estos productos se basan en lo que antes eran residuos de madera o especies poco utilizadas o no comerciales. En la fabricación de composites se pierde muy poca materia prima.

Tablero de fibra de densidad media (MDF) es un término genérico para un panel compuesto principalmente de fibras lignocelulósicas combinadas con una resina sintética u otro sistema de unión adecuado y unidas entre sí bajo calor y presión. Los paneles se comprimen a una densidad de 0.50 a 0.80 gravedad específica (31-50 lb / pie3) Se pueden introducir aditivos durante la fabricación para mejorar ciertas propiedades. Debido a que el tablero de fibra se puede cortar en una amplia gama de tamaños y formas, las aplicaciones son muchas, incluidos empaques industriales, exhibiciones, exhibiciones, juguetes y juegos, muebles y gabinetes, paneles de pared, molduras y partes de puertas.

La superficie del MDF es plana, lisa, uniforme, densa y sin nudos ni patrones de vetas, lo que hace que las operaciones de acabado sean más fáciles y consistentes. El borde homogéneo de MDF permite técnicas de mecanizado y acabado intrincadas y precisas. El desperdicio de recortes también se reduce significativamente cuando se usa MDF en comparación con otros sustratos. La estabilidad y la resistencia mejoradas son activos importantes de MDF, y la estabilidad contribuye a mantener tolerancias precisas en piezas cortadas con precisión. Es un excelente sustituto de la madera maciza en muchas aplicaciones de interior. Los fabricantes de muebles también están estampando la superficie con diseños tridimensionales, ya que el MDF tiene una textura uniforme y propiedades consistentes.

El mercado de MDF ha crecido rápidamente en los Estados Unidos durante los últimos 10 años. Los envíos aumentaron un 62% y la capacidad de la planta creció un 60%. Hoy en día, más de mil millones de pies cuadrados (93 millones de metros cuadrados) de MDF se consumen en Estados Unidos cada año. La capacidad mundial de MDF aumentó un 30% en 1996 a más de 12 mil millones de pies cuadrados (1,1 mil millones de metros cuadrados), y ahora hay más de 100 plantas en operación.

Historial

El MDF se desarrolló por primera vez en los Estados Unidos durante la década de 1960, y la producción comenzó en Deposti, Nueva York. Un producto similar, tableros duros (tableros de fibra comprimida), fue inventado accidentalmente por William Mason en 1925, mientras intentaba encontrar un uso para las enormes cantidades de astillas de madera que estaban siendo descartadas por los aserraderos. Estaba tratando de presionar fibra de madera en el tablero de aislamiento, pero produjo una hoja delgada y duradera después de olvidarse de apagar su equipo. Este equipo consistía en un soplete, una prensa de letras del siglo XVIII y una vieja caldera de automóvil.

Materias primas

Las virutas de madera, las virutas y el aserrín suelen constituir las materias primas de los tableros de fibra. Sin embargo, con el reciclaje y los problemas ambientales convirtiéndose en la norma, también se están utilizando papel de desecho, seda de maíz e incluso bagazo (fibras de la caña de azúcar). También se están reciclando otros materiales en MDF. Una empresa utiliza materiales de desecho secos Las virutas de madera, las virutas y el aserrín suelen constituir las materias primas de los tableros de fibra. Sin embargo, con el reciclaje y los problemas ambientales convirtiéndose en la norma, se están utilizando papel de desecho, seda de maíz, bagazo (fibras de la caña de azúcar), cartón, envases de cartón para bebidas que contienen plásficos y metales, directorios telefónicos y periódicos viejos. a razón de 100.000 toneladas al año. Además de los desechos de madera, en esta empresa se utilizan cartones, envases de cartón para bebidas que contienen plásticos y metales, guías telefónicas y periódicos viejos. Se usan resinas sintéticas para unir las fibras y se pueden usar otros aditivos para mejorar ciertas propiedades.

El
proceso de fabricación

La tecnología y el procesamiento avanzados han mejorado la calidad de los tableros de fibra. Estos incluyen innovaciones en la preparación de madera, recetas de resina, tecnología de prensado y técnicas de lijado de paneles. La tecnología de prensado avanzada ha acortado los ciclos generales de prensado, mientras que la tecnología antiestática también ha contribuido a aumentar la vida útil de la banda durante el proceso de lijado.

Preparación de madera

• 1 La producción de tableros de fibra de calidad comienza con la selección y el refinamiento de las materias primas, la mayoría de las cuales se reciclan a partir de virutas y astillas recuperadas de aserraderos y plantas de madera contrachapada. La materia prima se elimina primero de las impurezas metálicas con un imán. A continuación, el material se separa en trozos grandes y copos pequeños. Las hojuelas se separan en pilas de aserrín y virutas de madera.
• 2 El material se envía nuevamente a través de un detector magnético, separándose el material rechazado para su reutilización como combustible. El buen material se recoge y se envía a un recipiente de pre-vaporización. En el recipiente, se inyecta vapor para calentar y ablandar el material. Las fibras se introducen primero en un alimentador de tornillo lateral y luego en un alimentador de tornillo de tapón, que comprime las fibras y elimina el agua. Luego, el material comprimido se alimenta a un refinador, que desgarra el material en fibras utilizables. A veces, la fibra puede someterse a un segundo paso de refinado para mejorar la pureza de la fibra. En ocasiones, se utilizan motores más grandes en las refinerías para tamizar los objetos extraños del proceso.

Curado y prensado

• 3 Se agrega resina antes del paso de refinado para controlar las tolerancias de formaldehído en la mezcla, y después del refinado, se agrega un catalizador. Luego, las fibras se soplan en un secador de tubo flash, que se calienta con aceite o gas. La proporción de resina sólida a fibra se controla cuidadosamente pesando cada ingrediente. A continuación, la fibra se empuja a través de los rodillos de arranque del cuero cabelludo para producir una estera de espesor uniforme. Este tapete pasa por varios pasos de prensado para producir un tamaño más utilizable y luego se recorta al ancho deseado antes del paso de prensado final. Una prensa continua equipada con un tambor grande comprime el tapete a una velocidad uniforme al monitorear la altura del tapete. Las prensas están equipadas con controles electrónicos para proporcionar densidad y resistencia precisas. La tabla resultante se corta a la longitud adecuada con sierras antes de enfriar.

  

  Las prensas tienen sistemas de cierre simultáneo y compensado que utilizan cilindros hidráulicos para efectuar la nivelación de la platina, que cuando se opera junto con un control de posición de cuatro puntos brinda un mayor control del espesor del panel individual. El sistema hidráulico puede cerrar la prensa a velocidades y presiones que reducen los problemas de precurado de la tabla al tiempo que acortan los ciclos generales de prensado.

Lijado de paneles

• 4 Para lograr un acabado liso, los paneles se lijan con bandas recubiertas con abrasivos. Se ha utilizado típicamente carburo de silicio, pero con el requisito de superficies más finas, se utilizan otros abrasivos cerámicos, incluidos zirconia alúmina y óxido de aluminio. El equipo de lijado de ocho cabezales y la clasificación de doble cara mejoran la consistencia de la suavidad de la superficie. La tecnología antiestática se utiliza para eliminar la electricidad estática que contribuye a la carga rápida y al exceso de polvo de lijado, lo que aumenta la vida útil de la banda.

Finalizando

• 5 Paneles pueden pasar por una variedad de pasos de acabado dependiendo del producto final. Se puede aplicar una amplia variedad de colores de laca, así como varios patrones de vetas de madera. El corte con guillotina se utiliza para cortar el tablero de fibra en láminas grandes (por ejemplo, de 100 pulgadas de ancho). Para tamaños de hoja más pequeños, como 42 por 49 pulgadas (107 por 125 cm), se utiliza troquelado. Se utilizan máquinas especiales para cortar tableros de fibra en tiras estrechas de 1 a 24 pulgadas (2,5 a 61 cm) de ancho.
• 6 Las máquinas laminadoras se utilizan para aplicar vinilo, papel de aluminio y otros materiales a la superficie. Este proceso implica desenrollar un rollo de material de tablero de fibra, enviarlo entre dos rollos donde se aplica el adhesivo, combinar el tablero de fibra recubierto con adhesivo con el material laminado entre otro conjunto de rollos y enviar los materiales combinados al laminador.

Control de calidad

La mayoría de las plantas de MDF utilizan un control de proceso computarizado para monitorear cada paso de fabricación y mantener la calidad del producto. En combinación con cinturones de peso continuo, medidores de peso base, monitores de perfil de densidad y medidores de espesor, se mantiene la consistencia del producto. Además, el American National Standards Institute ha establecido especificaciones de producto para cada aplicación, así como límites de emisión de formaldehído. A medida que las regulaciones ambientales y las condiciones del mercado continúan cambiando, estas normas se revisan.

Los paneles pueden pasar por una variedad de pasos de acabado dependiendo del producto final. Se puede aplicar una amplia variedad de colores de laca, así como varios patrones de vetas de madera. Por ejemplo, las máquinas laminadoras se utilizan para aplicar vinilo, papel de aluminio y otros materiales a la superficie.

El estándar más reciente para MDF, ANSI Standard A208.2, es la tercera versión de este estándar de la industria. Esta norma clasifica el MDF por densidad y uso (interior o exterior) e identifica cuatro grados de productos para interiores. Las especificaciones identificadas incluyen propiedades físicas y mecánicas, tolerancias dimensionales y límites de emisión de formaldehído. Las especificaciones se presentan en límites métricos y en libras por pulgada.

Las propiedades físicas y mecánicas del producto terminado que se miden incluyen densidad y gravedad específica, dureza, módulo de ruptura, resistencia a la abrasión, resistencia al impacto, módulo de elasticidad y resistencia a la tracción. Además, también se miden la absorción de agua, el hinchamiento del espesor y la fuerza de unión interna. La Sociedad Estadounidense de Pruebas de Materiales ha desarrollado un estándar (D-1037) para probar estas propiedades.

El futuro

Aunque se agregaron más de 750 nuevas plantas en 1996, se esperaba que el consumo de MDF en 1997 cayera hasta un 10% por debajo del nivel proyectado. Las tasas de uso se han reducido para ciertos mercados y las exportaciones han disminuido. A pesar de esta tendencia, algunas plantas continuarán invirtiendo en equipos de alta tecnología y controles ambientales para producir un producto de alta calidad.

Las regulaciones ambientales continuarán desafiando a la industria de tableros de fibra. Aunque las resinas de urea-formaldehído se utilizan predominantemente en la industria de MDF debido a sus características de curado rápido y de bajo costo, tienen problemas potenciales con la emisión de formaldehído. Las resinas de fenol-formaldehído son una posible solución, ya que no emiten formaldehído después del curado. Sin embargo, estas resinas son más caras, pero la investigación preliminar ha demostrado que se puede usar en cantidades mucho menores y lograr tiempos de procesamiento similares a los de la resina de urea.

También continuarán los avances en la tecnología de fabricación, incluida la maquinaria de procesamiento de paneles y las herramientas de corte. Eventualmente se desarrollará maquinaria de prensado que elimine el precurado y reduzca la variación de espesor de cada panel. El MDF y otros productos de madera de ingeniería se volverán aún más consistentes en las características de los bordes y la suavidad de la superficie, y tendrán mejores propiedades físicas y consistencia de espesor. Estas mejoras conducirán a que más fabricantes de muebles y gabinetes incorporen dichos productos en sus diseños.