Desarrollo de tableros de fibra de densidad media basados en ácido poliláctico (PLA): investigación de 3 factores clave de fabricación y su impacto en las propiedades físicas y mecánicas

Se estudió el efecto del tamaño de partícula, el porcentaje en peso de ácido poliláctico (PLA) en polvo y la presión de sujeción sobre las propiedades físicas y mecánicas del tablero de fibra de densidad media (MDF) fabricado con pulpa termo mecánica mediante el método de diseño experimental Taguchi. Según la matriz de diseño experimental Taguchi tipo L9, se examinó el impacto de los tres factores en tres niveles, con una densidad objetivo del MDF de 750 kg/m³.

Los paneles MDF de 4 mm de espesor se prepararon aplicando presión en el rango de 4, 6 y 8 N/mm ² , usando PLA en polvo con tamaños de partículas de ⌀<0,1, 0,1<⌀<0,25 o 0,315<⌀<0,4 mm, en porcentajes de peso de 10, 20 y 30. Los resultados indicaron que la configuración óptima para lograr el mayor módulo de ruptura (MOR), módulo de elasticidad (MOE) y menor hinchamiento de espesor (TS) fue usar 30% de PLA (en peso%) con tamaños de partículas entre 0,1 y 0,25 mm, y aplicar una presión de sujeción de 6 N/mm ² .

La aplicación de las configuraciones de factor óptimas y el aumento de la densidad a 840 kg/m³ dieron como resultado un MOR promedio de 21,4 N/mm ² , MOE de 8003 N/mm ² , IB de 0,46 N/mm ² y un TS de 49,4% después de 24 horas. Los gráficos de análisis mecánico dinámico (DMA) de la placa de validación mostraron que la temperatura de transición vítrea (T _g ) del compuesto de PLA + fibra aumentó en comparación con el PLA puro cristalizado en frío, y no se pudo observar una caída pronunciada en el módulo de almacenamiento (E’) en la región gomosa inicial.

La ausencia de una caída pronunciada en el módulo de almacenamiento (E’) en la región gomosa inicial sugiere que agregar fibras mejora la capacidad del material para soportar temperaturas más altas antes de pasar a un estado gomoso.

Fuente: Bencsik, B., Denes, L., Kollar, M. et al. Desarrollo de tableros de fibra de densidad media a base de ácido poliláctico (PLA): investigación de tres factores clave de fabricación y su impacto en las propiedades físicas y mecánicas. Eur. J. Wood Prod. 82 , 2029-2045 (2024). https://doi.org/10.1007/s00107-024-02129-4