Reproducimos a continuación un artículo publicado por el CTBA y firmado por Jean-Louis JAUDON, Jefe de la División
de Tableros del Centre Technique du Bois en 1977, el cual recoge, de forma muy interesante, de la historia y tecnología de estos tableros. La mayoría de los aspectos técnicos vertidos en el artículo son plenamente vigentes.
¿Qué tableros son
estos?
En primer lugar, es
necesario especificar la terminología que se utiliza al otro lado del Atlántico
para designar ciertos tipos de tableros de partículas que aún no se producen en
Europa. Se trata principalmente de tableros hechos completamente de partículas
finas (0,3-0,4 mm de espesor) pero muy grandes, que tienen, por ejemplo, 50 mm
de largo y ancho.
Estas partículas,
llamadas Wafers por James Clark, su inventor canadiense en los años 1955, están
en el origen del término genérico en inglés Waferboards que se usa comúnmente
durante quince años para diseñar tales tableros en Norteamérica. La aparición
más reciente de los tableros hechos con hebras largas orientadas planas ha
llevado a que se utilice otra denominación para designar los tableros también
hechos de chips grandes, Strandboards. Para dar un nombre general a todos estos
tableros fabricados a partir de grandes virutas, adoptaremos, por nuestra
parte, el nombre tableros de partículas grandes o tableros estructurales (por
su vocación principal) añadiendo, si es necesario, la palabra “orientada”. Para
evitar confusiones tanto como sea posible, hemos enumerado a continuación los
diversos nombres y abreviaturas que ya se han utilizado para designar estos
nuevos tableros.
Los tableros de
partículas grandes deben clasificarse en América del Norte (donde representan
aproximadamente el 10% de la producción total de tableros de partículas) junto
con otros tipos de tableros que son principalmente:
- Uso industrial:
alrededor del 50% de la producción, tableros de núcleo destinados a todas las
industrias, en particular la industria del mueble y accesorios empotrados;
- Solado de piso en
torno al 30% de la producción, tableros de contrapiso o subcapa sobre soporte
continuo.
- Suelos para casas
móviles, alrededor del 10% de la producción.
Los tableros de
partículas grandes están destinados a trabajos de construcción duros, en
competencia con los tableros contrachapados, cuyo uso es conocido por ser
tradicional y altamente desarrollado.
¿Por qué estos nuevos tableros?
Para comprender las
razones que propiciaron la aparición de estos nuevos tableros, es necesario
recordar los principales motivos que tuvieron en Europa los tableros de partículas
a partir de la II Guerra Mundial y después en América del Norte en los años la
década de 1960.
Es, entre razones
económicas, el alto costo de la madera y la abundancia de madera secundaria
primero y de residuos después, ha sido el factor determinante del desarrollo de
estos tableros. De hecho la poderosa industria del contrachapado de la costa
oeste del Pacífico, que empleaba troncos gruesos con alto rendimiento, ha ido
desplazándose hacia el sur y ha empezado a utilizar madera de pequeño diámetro
y de menor rendimiento, dejando además disponibles grandes cantidades de
residuos industriales cuyas posibilidades técnicas de transformación son muy
interesantes y se consideran ahora como una fuente abundante de materia prima
de gran calidad.
Por contra, el
desarrollo de los tableros de partículas en Estados Unidos fue lenta, ya que la
diferencia de costes entre tableros contrachapados y los de partículas era
pequeña: del orden de 100 a 80, mientras que en Europa eran del orden de 100 a
40.
Por ello fue
particularmente difícil a los tableros de partículas encontrar su lugar en el
mercado estadounidense, donde el contrachapado era barato, muy abundante (¡más
de 20 millones de m3 frente a 5 en Europa!). Además se conocen las notables
prestaciones del contrachapado, en particular su excelente resistencia mecánica
frente a su bajo peso, así como su resistencia a la humedad y su estabilidad
dimensional.
También podemos
observar una relación de costes y uso comparable a la madera maciza, que es muy
importante para el mercado del mueble estadounidense que, por su diseño, hace
muy poco uso de tableros de partículas. Justo lo contrario que en Europa donde
podemos decir que la industria del mueble fue la que permitió el nacimiento y el
fuerte desarrollo de los tableros de partículas. Especialmente en Alemania.
Cabe señalar, de paso, que los tableros de partículas han prestado un gran
servicio a la industria del mueble al permitir su rápida racionalización e
industrialización.
Las razones de la
aparición de tableros de los partículas grandes están en el especial esfuerzo
que tuvo que hacer la industria estadounidense para producir únicamente los
tableros que el mercado pudiera aceptar. Este fue el caso del tablero de subcapa
de pavimentos, que representó el primer uso importante de los tableros de
partículas en Estados Unidos en competencia con el contrachapado. En la evaluación
de las ventajas y desventajas, el margen a favor del tablero de partículas fue
sin embargo escaso: superficies más uniformes y más duras, espesores más
regulares y formatos más grandes.
Fue esta primacía
unida a los problemas técnicos y económicos del mercado lo que permitió el
primer desarrollo (casi antinatural) de tableros de partículas en América del
Norte. La evolución del coste de la madera, muy sensible al precio de coste del
tablero contrachapado, motivó entonces su desarrollo posterior especialmente en
el aspecto cualitativo. De hecho, las cantidades no son muy grandes, ya que la
producción de tableros de partículas es en los años 1970 del orden de 6
millones de m3 (idéntica a la de Alemania solamente) en comparación con los 20
millones mencionados anteriormente para los contrachapados.
Así, se desarrollaron
y estudiaron en profundidad los tableros de partículas grandes, para competir
con los tableros contrachapados, primero en aplicaciones de fachada (revestimiento
o cladding) con tableros delgados (5 a 10 mm) y luego en tableros más gruesos (10
a 20 mm) para uso en muros de carga verticales (cerramiento estructural o
sheathing) donde se fija sobre un entramado pero se cubre con revestimientos
adecuados (revestimiento para el exterior, revestimiento decorativo para el
interior o sidding). El buen conocimiento del objetivo a alcanzar (rendimiento
del tablero contrachapado a igual coste, independientemente del peso y espesor)
permitió plantear claramente el problema y favorecer un rápido avance técnico
para obtener una solución adecuada.
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Propiedad
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Tipo de tablero
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|
Tablero de
partículas
|
Tablero de grandes
partículas
|
Tablero
contrachapado
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Waferboard
|
OSB Strandboard
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Densidad k/m3
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650
|
650
|
700
|
500
|
|
Humedad %
|
9
|
8
|
8
|
10
|
|
Módulo de
elasticidad a flexión daN/cm2
|
25.000
|
38.000
|
50.000
|
60.000
|
Veinte años de progreso
El verdadero origen
de los tableros de partículas grandes se encuentra en 1955 en Sandpoint en
ldaho, donde la River Lumber Cy Pack desarrolló bajo la dirección de un técnico
notable, el Dr. James Clark (véanse sus patentes de 1957) un tablero que ya
pretendía ser un “mini contrachapado” y se ofrecía al mercado con el nombre de
Tenex, demostrando su alta resistencia mecánica.
Las astillas de
madera de coníferas ligera tenían 37 x 37 mm de 0,7 mm de espesor. Se encolaban
con cola fenólica al 2% y se prensaban a una alta presión (35 kg/cm2) para
permitir obtener un tablero de gran rigidez: unos 40.000 kg/cm2 de módulo de
elasticidad a flexión, pero a costa de una alta densidad: 770 kg por m3. La
unidad de producción realizada por Columbia Engineering tenía una capacidad de producción
de 80 m3 por día en un formato de 120 x 490 cm.
Sabemos más sobre la
segunda compañía, la firma Wizewood, luego comprada por Mac Millan Bloedel
quien, todavía usando el proceso Clark, se instaló en 1960 en el suroeste de
Canadá (Hudson Bay, Saskatchewan) produciendo tableros de partículas grandes de
álamo temblón (Aspen en inglés) por lo que se llamó inicialmente Aspenite. La
producción era de 120 m3/d con rendimientos comparables al tablero Tenex, en
particular del mismo formato (material canadiense).
No parece que haya
habido nuevos establecimientos industriales en los últimos diez años sino más
bien estudios técnicos y económicos sobre las posibilidades y el interés de
este nuevo tipo de tablero con rendimientos bastante pobres, hay que
reconocerlo, frente a los tableros contrachapados.
El nuevo desarrollo
de la década de 1970 radica en las decisiones de invertir en este campo por
parte de dos firmas muy dinámicas con la ayuda de nuevos técnicos y equipos
alemanes.
Fue principalmente
la empresa canadiense de Malette Brothers (después Waferboard Corporation Ltd)
en Timmins, Ontario, la que está reconsiderando el Waferboard con el ingeniero
canadiense Dhym y el ingeniero alemán Moeltner. Éste llevaba algún tiempo
trabajando en Canadá en fábricas de tableros de partículas para la firma belga
Demets.
La capacidad de
producción instalada era de 200 m3 por día, el material es de diversas fuentes.
Los conocimientos
adquiridos y las relaciones de trabajo con empresas alemanas llevaron a la
constitución en 1976 de un grupo de ingeniería que opera el “sistema Dhym” y
que comprende a HG Moeltner en Canadá y Bezner, Drais, Wurtex en la R.F.A.
La segunda empresa
que se lanzó en 1970 a fabricar Waferboard con una producción alta (300 m3 por
día) fue Blandin Wood Products ubicada en el norte de Estados Unidos en Grand
Rapids (Minnesota) la cual elige el proceso Clark y un formato de tablero
grande (244 x 850 cm) para adaptarse mejor a las necesidades de construcción.
Desde entonces,
hemos sido testigos de continuos establecimientos industriales ubicados
principalmente en Canadá, en Ontario, con una capacidad de producción de 300 a
400 m3 por día.
Con una docena de
fábricas ubicadas principalmente en el este de Canadá (incluyendo 3 de Mac
Millan Bloedel, que presentó una patente importante en 1972), la capacidad de
producción anual de tableros de partículas grandes es actualmente de alrededor
de 800.000 m3.
Los tableros OSB
Además del caso
general mencionado anteriormente (tableros de partículas grandes no orientados,
producidos principalmente en Canadá) es necesario presentar el caso particular
de los tableros de partículas grandes orientados (OSB o Strandboard) por su
carácter específico.
La posibilidad y el
interés de orientar las partículas en el tablero no apareció al inicio de la
fabricación del tablero de partículas Waferboard debido a la isotropía de sus
características en el plano, es decir su no orientación de sus propiedades, se
consideró una gran ventaja sobre la madera maciza, incluso sobre el
contrachapado. Se puede esperar que esta característica se mantenga durante
mucho tiempo, y para la mayoría de los usos, una ventaja real del material de
tableros de partículas.
La búsqueda de
tableros especiales para un mercado difícil, sin embargo, llevó a los
estadounidenses a buscar todas las posibilidades que ofrece la aglomeración de
fibras, partículas y chapas en muchos casos. Por ejemplo, el conocido Centro de
Investigación Elmendorf de los años 65 ofrecía todo tipo de tableros, incluidos
tableros de fibra orientada. Era necesario que llegara el momento de tableros
especiales para mercados específicos para que esta idea experimentara su
primera realización industrial en 1975 en el oeste de EE. UU. Donde la empresa
Potlach (en Lewiston, Idaho) producía 400 m3 / d de este tipo de tablero
llamado Plystran.
Cabe señalar que
esta empresa, después de haber adquirido los derechos para explotar las
patentes en 1969, había producido por primera vez tableros de madera
contrachapada de tres capas con un núcleo de partículas orientado
transversalmente (estos núcleos tenían 6 mm) bajo el nombre de Stranwood para
lanzar en tableros hechos enteramente de partículas orientadas, tanto
homogéneas como en tres capas.
Los tableros de
partículas grandes orientados (OSB) se benefician de una ventaja general de las
altas propiedades de los tableros de partículas grandes sin orientar, pero más
o menos se benefician de una orientación en detrimento de otras orientaciones.
Puede verse que, para muchas aplicaciones, esta elección puede ser favorable.
En 1976, dos empresas de ingeniería se interesaron por este tipo de tableros en
un intento de promover su fabricación tanto en Norteamérica como en Europa.
La primera empresa que
desarrolló la tecnología de orientado fue la norteamericana Voltage System, de
Lake Oswego en Oregon, que desarrolló un proceso de orientado denominado Electraligner
System que hacía pasar las partículas por un gran campo eléctrico (con una diferencia
de potencial de 4.000 voltios por cm) durante el formado. La adición de cajas
de orientación para partículas (o fibras) parece que a menudo se puede realizar
de forma sencilla.
En los años 1970 se
habían instalando una veintena de líneas de orientado en las fábricas estadounidenses.
Cabe destacar que fu la firma sueca Casco (producción de cola) la que es la
licenciataria de este sistema para su desarrollo en Europa Occidental. Cabe
señalar también que otra empresa estadounidense ubicada en Oregon, la Morrison
Knudsen Forest Products Cy en Portland, ofrecía un sistema de orientación
bastante similar (proceso MK - RDA) desarrollado por la Universidad de
Washington y que era especialmente adecuado para tableros de fibra de proceso
en seco.
La empresa de
ingeniería alemana Baere-Bison distribuyó el proceso Elmendorf para la
producción de tableros de partículas grandes orientadas OSB, un método de
orientación mecánica durante el formado de la manta. La difusión de este
proceso se presentó por primera vez en la feria de Hannover en mayo de 1977.
Características técnicas de fabricación
La tecnología de
fabricación de tableros de partículas grandes no era nueva en principio.
Incluso podemos decir que enfatiza los principios básicos que precedieron a la
creación de tableros de partículas y que fueron especialmente desarrollados y
publicados en los años 1940-1950 por el Dr. Klauditz del Brunswick Institute .
El uso preferente de maderas blandas, como las coníferas ligeras, álamo, chopo,
está motivado por la facilidad de obtención de partículas cortadas y la
necesidad de utilizar un coeficiente de densificación muy elevado durante el
prensado. El interés de la producción en tres capas permanece para una mejor
valorización de las cualidades de la madera disponible.
El papel del tamaño
de la partícula se ha aclarado en numerosos estudios de Klauditz, en particular
el del espesor (todas las demás condiciones son iguales) y el de la relación
entre la longitud y el espesor o el coeficiente de alargamiento de la
partícula. Este coeficiente es generalmente del orden de 100 en estos tableros.
Las dimensiones
óptimas que parecen retener Moeltner son, por ejemplo, (espesor x ancho x
largo) para partículas de superficie, de 0,3 x 12 x 70 mm y, para partículas
interiores, de 0,6 x 6 x 38 mm. .
La longitud de las
partículas de superficie actúa de manera muy positiva sobre la rigidez de los
tableros mientras que la de las partículas interiores actúa negativamente sobre
la cohesión interna. Las partículas aberrantes (las que se apartan mucho de la
media) son siempre muy dañinas: las gruesas disminuyen la resistencia de los
enlaces de agua; las demasiado finas, alteran las variaciones dimensionales en
el plano.
La producción de
tales partículas ha motivado una fuerte adaptación de los cortadores de tambor
(aumento del diámetro del portaherramientas a 750 mm, aumento de las bolsas de
virutas, reducción de la velocidad de corte manual de 20 m/seg.). Incluso se
recomienda en ciertos casos (cf. patentes de Johnanson y Watkins de Mac Millan
Bloedel) preparar la madera por inmersión en agua caliente, ¡como en el origen
de los tableros de partículas allí hace treinta años!
Las partículas no se
secan rápidamente para mantenerlas suficientemente flexibles. La humedad retenida
puede oscilar entre el 5 y el 10% según el caso. Debe realizarse con
regularidad con un largo tiempo de paso, como solo es posible en secadores
indirectos.
La eliminación del
polvo, por otro lado, debe ser muy minuciosa y la manipulación de las partículas
con cuidado para no volver a romperlas.
El encolado de las
partículas hace uso de colas fenólicas, generalmente en forma sólida. Estas
colas son muy poco alcalinas para que el tablero no sea muy higroscópico.
La aspersión de las
partículas con la cola en “polvo” permite utilizar tasas (2% a 3% como máximo)
más bajas que si se recurriera a una mezcla con cola líquida y limita la tasa
de humedad de la alfombra. Por tanto, esta distribución se realiza en grandes
tramos con movimientos lentos. Luego se agrega una alta proporción de repelente
de agua: 1 a 2% de cera o parafina.
El formado de las
partículas también requiere un equipo adecuado, principalmente debido a la muy
baja densidad aparente de las partículas grandes (solo de 40 a 60 kg por m3)
que favorece la formación de bóvedas en distintas partes.
El paso por la
prensa debe realizarse en las mejores condiciones de presión (30 a 40 kg / cm3
según el caso); de temperatura (200 a 220 ° C con fenólicos debido a la baja
humedad de la manta); y de tiempo (alta velocidad de acoplamiento para evitar el
pre-fraguado). Es por la regularidad del encolado y conformación también que
por la alta presión ejercida sobre la manta que el calor y la presión se
transmiten bien a todos los puntos de encolado y así permiten el uso de las
bajas cantidades de cola que hemos mencionado y que durante mucho tiempo dejaron
escépticos a los fabricantes europeos de tableros.
Después del fraguado
en almacén muy caliente (entre 100 y 150 ° C), las operaciones de acabado se
simplifican por el hecho de que la mayoría de los tableros no se lijan. Sabemos
que el lijado es una operación muy cara (material, energía, material extraído y
su eliminación) que rebaja en gran medida determinadas características
esenciales del tablero de partículas como la dureza superficial y, sobre todo,
la rigidez.
Así, la fabricación
de grandes tableros de partículas no recurre a nuevos principios de
aglomeración sino que, por el contrario, requiere un excelente conocimiento de
estos para preservar al máximo las características físicas y mecánicas de la
madera y optimizar así su uso.
En Europa, hemos
podido observar una evolución contraria en muchos casos donde la madera ya no
se consideraba, poco a poco, como una carga con el pretexto de obtener ciertas
cualidades (superficies finas) del tablero - esto lo cual solo se justifica en
unos pocos casos de mercado.
A la firma
canadiense Mac Millan Bloedel se le atribuye haber sido la auténtica pionera
del mercado de los tableros de grandes partículas hasta la década de 1970. Ahora
se presenta como un tablero muy versátil, un tablero estructural pero también
un tablero decorativo económico capaz de conquistar nuevos trabajos.
