PINTURAS Y BARNICES PARA MADERA Juan A. Gabaldón (AETEPA) JCT – Bogotá 9 Octubre 2008

I. Estructura Madera Resinosas (Coníferas): Pino, Abeto, Cedro Frondosas: Más especializadas, pueden ser Duras (Roble, Fresno), Blandas (Balsa, sauce), Finas (Nogal, Castaño, Cerezo); Africanas (Acaju, Okume, Sapelly); Exóticas (Caoba, Ébano, Palisandro, Palo Rosa Teca).

Estructura de la Madera Estructura Macroscópica Corteza: Parte Externa, materia muerta Liber o Flema: Junto a la Corteza, cnduce la Savia. Cambium: Es la capa de crecimiento anual, forma el Liber hacia afuera y el xilema hacia dentro. Xilema o Madera: Es la capa más interna, es la más gruesa y tiene funciones de sostén y conducción agua y sales minerales.

Estructura Madera Elementos Xilema Albura: Anillos de Crecimiento, cortes transversal, radial, tangencial. Duramen o Corazón: Parte muerta, extractivos. Mayor resistencia. Médula: Parte central, incorpora la madera juvenil de los 2-3 primeros años.

I. Estructura Madera Cortes de la Madera

Estructura Madera Estructura Microscópica Las células que constituyen la madera tienen forma tubular, orientadas paralelas al eje del árbol y se conocen como Fibras, Traqueidas y Vasos. Su pared celular esta compuestas de tres capas que de fuera a dentro son: Laminilla Media, Pared Primaria y Secundaria (S1, S2 y S3).

I. Estructura Madera Pared Celular

Estructura Madera Características Anatómicas Coníferas: Estructura más simple, Traqueidas, Parenquimas y células Resiníferas. Frondosas: La conducción la efectuan los Vasos, comunicados transversalmente, transportan la savia. Fibras (sostén), Traqueidas, Parénquimas y radios leñosos.

I. Estructura Madera Química de la Madera Celulosa: Polisacarido formado por unidades de celobiosa. Estructura cristálina. Aporta rigidez y resistencia. Hemicelulosa: Similar a la anterior pero amorfa y de menor tamaño molecular. Actúa de enlace entre lignina y Celulosa. Lígnina: Polímero Aromático tridimensional, sirve de unión a las microfibrillas.

I Estructura Madera Química Madera Extractivos: Compuestos muy variados como Ácidos resínicos, Térpenos, Ceras, Taninos, Materias Nitrogenadas. Otros Compuestos: cristales de oxalato Ca, sílice u otras sustancias minerales.

I Estructura Madera Propiedades Anisotropia Higroscopicidad Densidad Resistencia Combustibilidad Dilatación Térmica Conductividad Eléctrica Propiedades Acústicas Durabilidad natural Coloración

Estructura madera Higroscopicidad El agua puede estar retenida en la pared celular por puente de H, fuerzas de V.d.W o capilares, o como agua libre en el Lúmen. Las contenidas en la pared celular determinan el PSF. Para cada Humedad Relativa del aire hay una humedad de la madera en equilibrio (HEH).

I Estructura Madera Higroscopicidad Su principal influencia es en el hinchamiento o contracción al absorber o perder humedad, dicha contracción es mucho mayor en la Tangencial (5-10%) que en radial (2-6%) o Longitudinal, lo que genera deformación. Necesidad de ajustar la HEH a las condiciones de servicio del mueble. La humedad influye en otras propiedades, densidad, resistencia, conductividad, etc.

Estructura Madera Propiedades Densidad: Densidad Básica Resistencia: Comportamiento Viscoelástico. Combustibilidad: Mantiene resistencia por formación de capa carbonacea. Dilatación térmica: Buen aislante Conductividad eléctrica: depende de la humedad. Propiedades Acusticas: Instrumentos Musicales. Durabilidad Natural: Coloración:

Estructura Madera Tableros Tablero Alistonado Contrachapado Tablero de partículas Tablero Virutas Orientadas (OSB) Tablero de Fibras (HB, MB, SB y MDF) Composites de Madera y Plástico (WPC)

Estructura Madera Tableros (Especificaciones) Tolerancia en las dimensiones del panel (Largo ancho y espesor). Propiedades de resistencia (al doblado y fuerza del adhesivo). Propiedades Medioambientales (emisión de formaldehido). Respuesta frente al agua. Durabilidad.

Estructura Madera Recubrimiento Tableros Chapa de Madera Papeles Impregnados y Estratificados. Laminas de PVC Lacados y Barnizados.

II. Patología Madera Madera a Proteger: Especie, albura, duramen, permeabilidad, durabilidad, etc. Medio de Ubicación: 5 Clases. Agentes patológicos: Agentes biológicos y otros. Protección: Tratamientos curativos o preventivos.

II Patología Madera Agentes Abióticos Químicos: Ácidos, Bases, contaminantes (O3, SO2), sales, etc. Fisico-Químicos: Radiación Solar (UV). Físico-Mecánicos: Temperaturas extremas, agua (acción física), rozamiento, etc.

Patología Madera Agentes Bióticos Bacterias. Algas. Hongos Xilófagos: Cromógenos (Azuleo), Pudrición (Blancas, Pardas). Insectos Xilófagos: Coleópteros, Isópteros, Himenópteros y Lepidópteros. Xilófagos Marinos: Moluscos y Crustaceos.

Patología Madera Durabilidad Natural Depende de numerosos factores, especie, albura o duramen, permeabilidad, condiciones de crecimiento y corte. Influye también secado y tratamientos protectores. Finalmente la ubicación y el diseño de la construcción, tienen gran importancia.

Patología Madera Durabilidad (Clases) Muy Durables: > de 25 años: Afromorsia, Iroko, Teca. Durables: 15-25 años: Kempas, Meranti, Roble Moderadamente Durable: 10-15 años: Sapelly, Sequoia, Picea. No Duradera: 5-10 años: Olmo, Eucalipto, Abeto Douglas, Pino Monterrey. Perecederos: < 15 años: Aliso, Haya, Abedul, Pino Ponderosa.

II Patologia Madera Durabilidad (Requisitos) Madera resistente a la Biodegradación, ataque por hongos e insectos. La aportan extractivos naturales. Madera con poca absorción capilar de agua, poco porosa. Madera con buena estabilidad dimensional.

III Tratamientos Protectores Madera Impregnación con Preservativos. Modificación estructura de Madera con tratamientos químicos o térmicos. Aislando del Ambiente con Barnices, Lasures, etc.

III Tratamientos Protectores Madera Eficacia Tratamiento Tipo de organismos presentes y condiciones ambientales. Toxicidad intrínseca del preservativo (eficacia contra el organismo agresor). Capacidad del Preservativo de resistir lixiviación o degradación UV. Grado de penetración y uniformidad de la penetración dentro de la madera tratada.

III Tratamientos Protectores Madera Protector Solución de sustancias químicas (preservativos) que aportan mayor resistencia a la madera frente a agentes bióticos. Constan de Disolvente, Materia Activa y Aditivos. No deben de afectar a propiedades de la madera.

III Tratamientos Protectores Madera Protector (Valores) Valor de Eficacia: Cantidad mínima de sustancia que imparte la adecuada protección a la madera, frente a un organismo. Valor Máximo Aceptable: Esta relacionado con la toxicidad para humanos o animales. Valor Crítico: Cantidad Mínima que es eficaz para una determinada clase de riesgo de la madera (todo tipo de agentes biológicos).

III Tratamientos Protectores Madera Protectores (Ambiente Marino y contacto con agua) Creosotas: solas o en combinación. Fenoles Clorados. Compuestos de Cu (CCA, Naftenatos, ACC, ACZA, etc. La toxicidad del As se sustituye por B, fosfato, etc.

III Tratamientos Protectores (Intemperie pero sin contacto con suelo) Quinolato de Cu. Compuestos organo esatnnosos. Triazoles. Amonio Cuaternario (Quats). IPBC. Naftenato de Zn.

III Tratamientos Protectores Madera (Aplicaciones sobre suelo y sin contacto con agua líquida) En este caso la principal agresión es la producida por insectos. Se utilizan Boratos o Insecticidas (piretroides, como permetrina y cipermetrina)

III Tratamientos Protectores Madera Protectores Hidroslubles o Hidrodispersables Sales Móviles (Fluoruros y sales de Boro) Sales complejas fijas: contienen Cr y se fijan a la madera. Los compuestos de Zn y Cr aportan además capacidad retardante del fuego.

III Tratamientos Protectores Madera Protectores en Disolvente orgánico, aceites, petroleo, etc. Generalmente se hace el proceso a presión. Penetran más que el agua, no hinchan madera y no son corrosivos. Pastas: Penetran por difusión o por presión en orificios. Gases: Se emplean en maderas atacadas por insectos xiloófagos. (HCN, sulfuro de C, etc) Spray

III Tratamientos Protectores Madera Retardantes al Fuego Protectores de Capa: Pueden ser Intumescentes o no. Protector Total: Se incorporan en profundidad son sales inorgánicas (fosfato y sulfato amónico, Boráx). Suelen ser lixiviables y se estudian sistemas de fijación a la madera.

III Tratamientos Protectores Madera Reducción Higroscopicidad Métodos Térmicos: Calentando en ausencia de O2 entre 200-350º se reduce notablemente la absorción de agua, por degradación de hemice- lulosa y reticulación lignina. Tratamientos quimicos: con compuestos que reemplacen los OH de la madera. Oxidación: Con peryodato. Sililación (Silicatos). Deposición de sustancias químicas en pared celular (PEG). Reticulación Química: lo hacen enlazando distintos OH , lo que aumenta la rigidez y por tanto disminuye el hinchamiento. (Fromladehido, alcohol furfurílico

IV Secado y Procesos de Tratamiento Secado Secar con rapidez y mínima degradación. Secar hasta el contenido en humedad adecuado en función de su uso (+/- 2%). Madera libre de tensiones, mediante adecuado acondicionamiento. Madera relativamente libre de defectos, grietas, roturas, manchas, etc.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Secado (Elementos) Humedad relativa del aire, Tº y Flujo del mismo. Temperatura Superficial Madera. Movimiento Agua a través de la madera (Porosidad, Permeabilidad, Capilaridad y Difusión). El PSF (Tensiones). Ambiente Secado Externo.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Tipos de Secado Secado al aire libre. Secado Aire Forzado (Presecado). Secado por calor (kiln). Secaderos Solares. Secadero por Radio Frecuencias/MO. Secado por Ultrasonidos. Deshumidificadores y Bombas de Calor

Secado y Programas de Tratamiento Programa de Secado Controles: Temperatura, Hrelativa y velocidad de aire. Calentamiento: Calentar madera con aire humedo. Secar: Bajando la humedad del aire. Igualación y acondicionamiento: Ajustar las distintas variaciones que pueda haber en el lote Enfriamiento y Almacenaje.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Defectos del Secado Manchado (Azuleo). Alabeo. Amarronamiento. Colapso. Grietas y Nudos.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Preparación para el tratamiento Acondicionamiento Madera Verde Secado (por bajo del PSF) Incisión Vaporización.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Tratamientos en Auto Clave Combinan Presión y Vacío. Se logra una muy buena impregnación. Células Llenas: se logra una penetración del protector en los vacíos celulares, además de la penetración en la pared celular. Células Vacías: Paredes celulares totalmente impregnadas, pero huecos celulares casi vacíos.

IV Secado y Procesos de Tratamiento Otros Tratamientos sin presión El grado de penetración es inferior por lo tanto sólo se aplican cuando el grado de riesgo es medio o bajo. Entre ellos tenemos pincelado, pulverizado, inmersión, Inyección (para tratamientos curativos).

IV Secado y Tratamientos Protectores Adhesión Preparación de la superficie: Aplicación del Adhesivo: naturaleza de las fuerzas que se establecen, humectación, flujo y penetración. Curado del adhesivo: Evaporación de disolvente, polimerización.

IV Secado y Tratamientos de Protección Adhesivos Basados en Formol: PF, Resorcinol F, UF y MF. Basados en Isocianato: pMDI, Emulsión. Epoxi. PVA y EVA Biobasados: Colas de Proteina, taninos, Lignina. Hot-Melts Sensibles a Presión (PSA). Otros (Acrílicos)

IV Secado y Procesos de Tratamiento Componentes de un Adhesivo Polímero base. Disolvente y Diluyentes Catalizadores o Acelerantes. Agentes de Curado o Endurecedores. Cargas Extenders Estabilizantes y Preservativos. Reforzantes. Carriers.