Efecto de furfurilación de madera de Pinus montezumae procedente de plantación comercial

Abstract

Furfurylation is a process used to modify wood that consists of polymerizing furfuryl alcohol (FA) in situ, in the presence of a catalyst. As a product of the presence of the polymer, the wood gains weight increases the level of hydrophobicity, improves dimensional stability, increases density, and changes its color, in addition to improving mechanical properties such as compression parallel to the fiber, modulus of elasticity (MOE) and hardness. In the present research, we worked with Pinus montezumae wood from commercial forest plantations (PFC). PFC wood is fast-growing and low-density, so it is expected to be less resistant; The effect of furfurylation was studied using 5% FA solution without catalyst (F) and in the presence of 10% maleic anhydride as catalyst (FC). The process was carried out in three stages: vacuum, impregnation, and curing. In the first stage, the specimens were subjected to 58 cmHg for 30 minutes; then, were impregnated at 7Kgf/cm2 for a period of 3h and they, wrapped in aluminum foil, were cured at 95°C for 3h. After this time, the paper was removed and continued at 103°C until constant weight. The furfurylated wood presents a decrease in equilibrium moisture content of 1.2% for the FC treatment and a reduction in volumetric swelling of 0.6, improving its dimensional stability; a dark color is obtained for both treatments. Compression parallel to the grain increased significantly in both treatments compared to untreated wood, for F it increased 6% and 45% for FC. The percentage of increase in hardness for FC wood on the radial, tangential, and transverse faces are 17, 32, and 28%. Respectively, for the F wood on the radial, tangential, and transverse faces it was 18, 20, and 4%, compared to the untreated wood.

La furfurilación es un proceso utilizado para modificar la madera que consiste en polimerizar in situ alcohol furfurílico (AF), en presencia de catalizador. Como producto de la presencia del polímero, la madera gana peso, incrementan el nivel de hidrofobicidad mejora la estabilidad dimensional, incrementa densidad y cambiando su coloración, además de mejorar propiedades mecánicas como: compresión paralela a la fibra, módulo de elasticidad (MOE) y dureza. En la presente investigación, se trabajó con madera de Pinus montezumae proveniente de plantación forestal comercial (PFC), la madera de PFC es de rápido crecimiento y baja densidad, por lo que es de esperar que sea menos resistente; se estudió el efecto de la furfurilación utilizando solución de AF al 5 % sin catalizador (F) y en presencia de anhídrido maléico al 10 % como catalizador (FC). El proceso se llevó a cabo en tres etapas: vacío, impregnación y curado. En la primera etapa las probetas se sometieron 58 cmHg durante 30 minutos; se impregnaron a 7Kgf/cm2 por un lapso de 3h y se curaron las probetas, envueltas en papel aluminio, a 95°C durante 3h, cumplido el tiempo, se retiró el papel y se continuó a 103°C hasta peso constante. La madera furfurilada presenta disminución en el contenido de humedad en equilibrio del 1.2% para el tratamiento FC y una reducción de hinchamiento volumétrico del 0.6 mejorando su estabilidad dimensional, se obtiene una coloración obscura para ambos tratamientos. La compresión paralela a la fibra incrementó significativamente en ambos tratamientos en comparación con la madera sin tratar, para F aumentó 6 % y, 45 % para FC. El porcentaje de incremento en dureza para la madera FC en las caras radial, tangencial y transversal son 17, 32 y 28 %. Respectivamente y, para la madera F en las caras radial, tangencial y transversal fue de 18, 20 y 4 %, respectivamente respecto a la madera sin tratar.