Influencia de la temperatura del aire al interior del molde sobre las propiedades de los materiales compuestos de polietileno reciclado y madera capirona recuperada fabricados por moldeo rotacional

Abstract

En el procesamiento de compuestos de madera-plástico (WPC) mediante moldeo rotacional, puede ocurrir la descomposición térmica de la madera debido a las altas temperaturas del proceso. Sin embargo, puede evitarse controlando el pico de temperatura interna del aire (PIAT, por sus siglas en inglés). En esta perspectiva, el principal propósito de este trabajo es determinar cómo están relacionados el PIAT y las propiedades del WPC rotomoldeado entre sí. Para lograr esto, se procesaron varios materiales utilizando diferentes temperaturas de horno y tiempos de calentamiento. Como consecuencia, el PIAT alcanzó un valor específico durante el proceso en cada caso. Luego, se realizaron ensayos de caracterización para determinar las propiedades mecánicas y físicas de los materiales obtenidos. Finalmente, utilizando los resultados de las pruebas, se definió una relación entre el PIAT y esas propiedades. Los WPC rotomoldeados estaban compuestos por un 85% de polietileno de alta densidad reciclado (HDPER) y un 15% de partículas de madera de capirona (CWP), pero también se procesaron materiales compuestos por un 100% de HDPER. Los resultados muestran que se requiere un PIAT de 208 °C para que un WPC rotomoldeado se densifique completamente. Bajo esta condición, tiene propiedades óptimas y no sufre degradación térmica. En cuanto al material compuesto por un 100% de HDPER, se necesita un PIAT de 233 °C para alcanzar dicho estado. Además, utilizando la segunda derivada de los perfiles de temperatura interna del aire, también se identificaron el comienzo y el final de las seis fases del proceso de moldeo rotacional.

In the processing of wood-plastic composites (WPC) by rotational molding, thermal decomposition of wood can occur due to the high temperatures of the process. However, it can be avoided by controlling the peak internal air temperature (PIAT). In this perspective, the main purpose of this work is to determine how the PIAT and the properties of the rotomolded WPC are related to each other. To achieve this, several materials were processed using different oven temperatures and heating times. As a consequence, the PIAT reached a specific value during the process in each case. Then, characterization tests were carried out to determine mechanical and physical proprieties of the obtained materials. Finally, using the test results, a relationship between the PIAT and those properties was defined. The rotomolded WPC were made of 85% of recycled high-density polyethylene (HDPER) and 15% of capirona wood particles (CWP), but materials made of 100% of HDPER were also processed. Results show that a PIAT of 208 °C is required for a rotomolded WPC to be fully densified. Under this condition, it has optimal properties and it does not undergo thermal degradation. As for the material made of 100% of HDPER, a PIAT of 233 °C is necessary to reach such state. In addition, using the second derivative of the internal air temperature profiles, the beginning and end of the six phases of the rotational molding process were identified, too.