Propiedades químicas, color y humectabilidad de partículas de Laureliopsis philippiana (tepa) con y sin tratamiento térmico

ISSN impresa ISSN online 0717-3644 0718-221X Maderas. Ciencia y tecnología 15(3): 337-348, 2013 DOI 10.4067/S0718-221X2013005000026 PROPIEDADES QUÍMICAS, COLOR Y HUMECTABILIDAD DE PARTÍCULAS DE Laureliopsis philippiana (TEPA) CON Y SIN TRATAMIENTO TÉRMICO CHEMICAL PROPERTIES, COLOR AND WETTABILITY OF Laureliopsis philippiana (TEPA) PARTICLES WITH AND WITHOUT THERMAL TREATMENT Rommel Crespo G1, 2, Marcos Torres U.1, Luis Valenzuela H.3, Hernán Poblete W. 1,♠ RESUMEN El propósito de este trabajo fue determinar el efecto de un tratamiento térmico, en una atmósfera saturada de vapor de agua, en partículas de madera de la especie Laureliopsis philippiana. Las partículas fueron tratadas en autoclave a 150 ºC por 90 minutos y a una presión de 430 kPa, la cual se generó durante el proceso por la evaporación del agua en el autoclave herméticamente cerrado. Se determinaron la cantidad de extraíbles en soda, etanol tolueno, agua caliente y fría, así también, los porcentaje de celulosa, holocelulosa y lignina, el valor pH, los porcentajes de ácidos volátiles y solubles en agua, y la capacidad tampón, tanto para partículas sin tratamiento como con tratamiento. Para las partículas con tratamiento térmico, se encontró un aumento en el porcentaje de extraíbles, de celulosa, y de ácidos volátiles y lavables, así como también, un aumento de la acidez y de una mayor capacidad tampón, en comparación con las partículas sin tratamiento. El tratamiento térmico produjo un cambio de color en las partículas y una reducción de la humectabilidad. Debido a los cambios químicos encontrados en las partículas tratadas, estas presentarían ventajas en la fabricación de tableros de partículas, favoreciendo el fraguado de la ureaformaldehído. Palabras claves: Composición química, acidez, Laureliopsis philippiana, tratamiento térmico, tableros de partículas. ABSTRACT The purpose of this work was to determine the effect of a thermal treatment in a vapor water saturated atmosphere, on wood particles of Laureliopsis philippiana. The particles in autoclave at 150 ºC for 90 minutes and with a pressure of 430 kPa were thermally treated, the pressure generated by the evaporation of water in the sealed autoclave. The amount of extractives in soda, ethanol-toluene, cold and hot water, as well as, the percentages of cellulose, holocellulose and lignin, the pH value, the percentages of volatiles and washables acids, and buffer capacity, for both particles without and with treatment, were determined. In thermally treated particles an increase in the percentage of extractives, cellulose and volatiles and water soluble acids was found, as well as, in thermally treated particles an increment of acidity and a higher buffer capacity was found, in comparison with the particles without treatment. The thermal treatment produced a color change in the particles and a reduction in their wettability. Due to the chemical changes found in the treated particles they could present advantages in the particleboard production, allowing a better ureaformaldehyde polymerization. Keywords: Chemical composition, acidity, Laureliopsis philippiana, thermal treatment, particleboards. Instituto de Tecnología de Productos Forestales, Facultad de Ciencias Forestales y Recursos Naturales, Universidad Austral de Chile, Valdivia, Chile. . División Forestal, Unidad de Investigación Científica y Tecnológica, Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad Técnica Estatal de Quevedo. Quevedo, Los Ríos, Ecuador. 3 Laboratorio Silvotecnológico de la Madera. Depto. Manejo de Bosques y Medio Ambiente. Facultad de Ciencias Forestales, Universidad de Concepción. Concepción, Chile. ♠ Corresponding authors: , . Recibido: 04.05.2012 Aceptado: 07.01.2013 1 2 337 Maderas. Ciencia y tecnología 15(3): 337-348, 2013 Universidad del Bío - Bío INTRODUCCIÓN Un tratamiento térmico en la madera, mejora su estabilidad dimensional y su resistencia contra la biodegradación por hongos de la pudrición, y reduce algunas de sus propiedades mecánicas (Kocaefe et al. 2010). Un tratamiento térmico a altas temperaturas (mayores a 170 ºC) produce cambios químicos de los constituyentes de la pared celular (hemicelulosa, celulosa y lignina) (Niemz et al. 2004, Metsä-Kortelainen y Viitanen 2012), y puede mejorar la estabilidad dimensional de la matriz celular y con ello, la de las partículas y fibras de madera que conforman un tablero (Boonstra et al. 2006a). Paralelamente, en muchos de los tratamientos térmicos en autoclave se genera presión, la cual tiene efectos que pueden ser importantes sobre la composición, estructura y propiedades de la madera (Giebeler 1983). Considerando la importancia de los tratamientos térmicos, así como también, su efecto en las propiedades de la madera, y por ende, su incidencia potencial en la producción de tableros, el objetivo de este trabajo fue: determinar el efecto de un tratamiento térmico en una atmósfera saturada en vapor de agua, en partículas de madera. En este estudio se utilizaron partículas de madera de Laureliopsis philippiana, especie con características químicas desfavorables para la producción de tableros con ureaformaldehído (Poblete y Pinto 1993). Se reportó el efecto en las propiedades químicas y físicas que afectan la producción de tableros elaborados con partículas de madera de L. philippiana, encolados con ureaformaldehído, considerando los cambios en los compuestos principales de la pared celular, el porcentaje de extraíbles, ácidos volátiles y lavables, así como, la capacidad tampón y la variación del valor pH. En relación con las propiedades físicas de las partículas, se evaluó el cambio de color y la humectabilidad con ureaformaldehído. Efecto de la temperatura en los componentes de la madera La madera cuando es sometida a la acción del calor está sujeta a variaciones físico-químicas. Los primeros cambios físico-químicos surgen desde los 50 ºC (Schaffer 1973). En muchos tipos de procesamiento de la madera, esta es sometida a temperaturas sobre 250 ºC lo que influye en las propiedades físicas, estructurales y químicas, produciéndose una degradación térmica (Fengel y Wegener 1983). No solo el nivel de la temperatura incide en la degradación térmica de la madera, también se combinan el tiempo de exposición, el tipo de atmósfera, la presión utilizada, y el contenido y distribución del agua en la madera. Así, dependiendo de las condiciones térmicas, los cambios en la madera pueden ser observados a partir de 100 ºC (Fengel y Wegener 1983). Con temperaturas superiores a 65 ºC y durante períodos prolongados de tiempo, se han detectado efectos irreversibles en la madera, una incipiente degradación térmica de la pared celular. Generalmente, se produce una reducción del grado de polimerización de la celulosa y cambios químicos en las hemicelulosas. De acuerdo con Bekhta y Marutzky (2007) la estabilidad de la celulosa y lignina dependen de la temperatura, disminuyendo con un aumento de la temperatura. Figueroa y Moraes (2009), m (...truncated)