Eco-material a base de residuos: comportamiento físico y mecánico
Resumen
La paja de cebada, es un residuo que se usa como alimento animal, sin embargo, solo una pequeña proporción tiene este fin, el resto se ha convertido en un problema ambiental debido a las grandes cantidades que se generan cada año. Por otro lado, el polietileno de alta densidad es de los plásticos con más presencia en los vertederos municipales principalmente por los diversos usos que se le ha dado. Con el fin de seguir con el concepto de desarrollo sostenible, en este estudio, ambos residuos se usaron como materia prima en la fabricación de tableros de partículas, dando así una alternativa de disposición final. El objetivo de esta investigación fue caracterizar las propiedades físicas y mecánicas del material elaborado por medio de la normatividad alemana DIN. Un diseño experimental 23 se realizó para conocer las combinaciones posibles con las variables, tamaño de partícula de la paja de cebada, PC, (0.425, 0.60 y 1.00 mm) y proporción paja de cebada/polietileno de alta densidad, PC/PEAD, (40, 50 y 60%). Las propiedades higroscópicas evaluadas fueron absorción de agua (AA) e hinchamiento del espesor (HE) durante 2 y 24 h de inmersión en agua. Módulo de ruptura (MOR) y módulo de elasticidad (MOE) fueron evaluados para determinar el comportamiento mecánico de los tableros. De acuerdo a la norma DIN 68 761, los 9 tableros elaborados cumplen con lo estipulado en la absorción de agua para uso general. En cuanto al MOR los valores fluctuaron desde 20.5 hasta 26.5 MPa, superando lo estipulado por la norma DIN 52 362. El MOE tuvo resultados que van desde 1879 a 2585 MPa, inferiores a otros valores reportados para tableros realizados con materias primas similares.
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Citas
FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations). Estadísticas de producción mundial de cebada en el año 2011. Consultado el 22 de julio de 2013. http://faostat3.fao.org/home/index_es.html?locale=es#DOWNLOAD.
L. Zhang, Y. Hu, “Novel lignocellulosic hybrid particleboard composites made from rice straws and coir fibers”, Materials and Design, Vol. 55, 2014, pp. 19-26.
X. D. Zhu, F. H. Wahg, Y. Liu, “Properties of wheat-straw boards with FRW based on interface treatment”, Physics Procedia, Vol. 32, 2012, pp. 430-443.
X. Li, Z. Cai, J. E. Winandy, A. H. Basta, “Effect of oxalic acid and steam pretreatment on the primary properties of UF-bonded rice straw particleboards”, Industrial Crops and Products, Vol. 33, 2011, pp. 665-669.
T. Tabarsa, S. Jahanshahi, A. Ashori, “Mechanical and physical properties of wheat straw boards bonded with tannin modified phenol–formaldehyde adhesive”, Composites: Part B, Vol. 42, 2011, pp. 176-180.
R. Hashim, W. N. A. Wan Nadhari, O. Sulaiman, F. Kawamura, S. Hiziroglu, M. Sato, T. Sugimoto, T. Seng, R. Tanaka, “Characterization of raw materials and manufactured binderless particleboard from oil palm biomass”, Materials and Design, Vol. 32, 2011, pp. 246-254.
N. Ayrilmis, J. H. Kwon, T. H. Han, “Improving core bond strength and dimensional stability of particleboard using polymer powder in core layer”, Composites: Part B, Vol. 43, 2012, pp. 3462-3466.
M. C. Ngueho Yemele, A. Koubaa, A. Cloutier, P. Soulounganga, T. Stevanovic, M. P. Wolcott, “Effects of hot water treatment of raw bark, coupling agent, and lubricants on properties of bark/HDPE composites”, Industrial Crops and Products, Vol. 42, 2013, pp. 50-56.
N. Petchwattana, S. Covavisaruch, S. Chanakul, “Mechanical properties, thermal degradation and natural weathering of high density polyethylene/rice hull composites compatibilized with maleic anhydride grafted polyethylene”, J Polym Res, Vol. 19, 2012, pp. 1-9.
P. Shahi, A. H. Behravesh, S. Y. Daryabari, M. Lotfi, “Experimental investigation on reprocessing of extruded wood flour/HDPE composites”, Polym Composite, Vol. 33, 2012, pp. 753-763.
S. M. Zabihzadeh, “Water uptake and flexural properties of natural filler/HDPE composites”, BioResources, Vol. 5, No. 1, 2010, pp. 316-323.
Y. Habibi, W. K. El-Zawawy, M. M. Ibrahim, A. Dufresne, “Processing and characterization of reinforced polyethylene composites made with lignocellulosic fibers from Egyptian agro-industrial residues”, Composites Science and Technology, Vol. 68, 2008, pp. 1877-1885.
DIN, 1994. Taschenbuch Nr. 60. Holzfaserplatten, Spanplatten, Sperrholz. Normen Richtlinien. Deutsches Institut für Normung E.V., 5. Auflage. Beuth Verlag GmbH, Köln und Berlin, 326 pp.
D. D. Stokke, D. J. Gardner, “Fundamental aspects of wood as a component of thermoplastics composites”, Journal of Vinyl and Additive Technology, Vol. 9, 2003, pp. 96-104.
A. Ashori, A. Nourbakhsh, “Characteristics of wood–fiber plastic composites made of recycled materials”, Waste Management, Vol. 29, 2009, pp. 1291-1295.
H. Zhang, J. Liu, Z. Wang, X. Lu, “Mechanical and thermal properties of small diameter original bamboo reinforced extruded particleboard”, Materials Letters, Vol. 100, 2013, pp. 204-206.
F. J. Fuentes-Talavera, J. A. Silva-Guzmán, H. G. Richter, R. Sanjuán-Dueñas, J. Ramos Quirarte, “Effect of production variables on bending properties, water absorption and thickness swelling of bagasse/plastic composite boards”, Industrial Crops and Products, Vol. 26, 2007, pp. 1-7.
K. C. Hung, J. H. Wu, “Mechanical and interfacial properties of plastic composite panels made from esterified bamboo particles”, J Wood Sci, Vol. 56, 2010, pp. 216-221.
P. W. Balasuriya, L. Ye, Y. W. Mai, J. Wu, “Mechanical properties of wood flake–polyethylene composites. II. Interface modification”, J Appl Polym Sci, Vol. 83, 2002, pp. 2505-2521.
H. S. Yang, D. J. Kim, H. J. Kim, “Rice straw–wood particle composite for sound absorbing wooden construction materials”, Bioresource Technology, Vol. 86, No. 2, 2003, pp. 117-121.
X. Li, Z. Cai, J. E. Winandy, A. H. Basta, “Selected properties of particleboard panels manufactured from rice straws of different geometries”, Bioresource Technology, Vol. 101, 2010, pp. 4662-4666.
N. Boquillon, G. Elbez, U. Schonfeld, “Properties of wheat straw particleboards bonded with different types of resin”, Journal of Wood Science, Vol. 50, 2004, pp. 230-235.
K. Azizi, T. Tabarsa, A. Ashori, “Performance characterizations of particleboards made with wheat straw and waste veneer splinters”, Composites: Part B, Vol. 42, 2011, pp. 2085-2089.
S. Panthapulakkal, M. Sahin, “Agro-residue reinforced high-density polyethylene composites: Fiber characterization and analysis of composite properties”, Composites: Part A, Vol. 38, 2007, pp. 1445-1454.
S. Kazemi-Najafi, “Use of recycled plastics in wood plastic composites - A review”, Waste Management, Vol. 33, 2013, pp. 1898-1905.
S. M. Tamboli, S. T. Mhaske, D. D. Kale, “Crosslinked polyethylene”, Indian Journal of Chemistry Technology, Vol. 11, 2004, pp. 853-864.
S. Martínez-Lozano, “Evaluación de la biomasa como recurso energético renovable en Cataluña”. Tesis de Doctorado. Universidad de Girona, Girona, España, 2009.