Madera y plástico, ¿cuál es el futuro?

La década pasada fue escenario de grandes expectativas sobre el desempeño que tendrían los compuestos de plástico y madera en la industria de la construcción. Las propiedades únicas de este material, su desempeño a la intemperie, su maquinabilidad y su alta rigidez con bajo peso le ganaron un mercado de cerca de 1.000 millones de dólares sólo en Estados Unidos, principalmente en aplicaciones de muelles y cubiertas. La iniciativa de usar polietileno reciclado con residuos de madera, que era el común denominador inicial, ha evolucionado para dar cabida a resinas como polipropileno, PVC y ABS, agregando así mismo mayor valor a las aplicaciones finales.

De acuerdo con la empresa consultora Principia Consulting, pese a que en este momento el mercado de compuestos para cubiertas en plástico-madera crece apenas a tasas del 10% anual (mientras que en la década de los noventa crecía al 30%), el potencial de mercado de los compuestos de madera y plástico en aplicaciones de cubiertas entablados y verjas es de cerca de USD$60 mil millones, solamente en Norteamérica. La empresa cita además que los compuestos ya se han posicionado en el radar de compañías constructoras, actualmente en búsqueda de materiales de mayor valor agregado y cada vez más abiertas a las posibilidades que les traen materiales innovadores.

En un estudio de 2004 presentado en Kassel, Alemania, expertos de Forest Products Laboratory en Madison, Winsconsin, proyectaban que para 2010 los compuestos de plástico-madera habrían de sustituir al 20% de la madera utilizada para construir cubiertas, y resaltaban su introducción en mercados de perfilerías, tejados y cercas, reemplazando ahora además al vinilo, concreto y aluminio. Según investigaciones de Freedonia Group, para 2007 el mercado de cercas en Estados Unidos rondaría los USD$3.300 millones. En la industria de la construcción los compuestos de plástico madera exhiben mejores relaciones de durabilidad y costo de producción, frente a materiales como la madera tratada, por ejemplo.

Los expertos coinciden en afirmar que, de cualquier manera, a favor de los compuestos de plástico-madera juega la madurez que se ha alcanzado en materia de procesamiento. Las tecnologías han sido probadas y son fácilmente extrapolables a nuevas aplicaciones, y los desarrollos recurrentes reducirán el tiempo de ciclo de entrada al mercado de nuevos productos, una vez los desafíos en mercadeo y conciencia de consumo sean superados.

Año K para las fibras naturales
Varios de los pesos pesados en maquinaria para extrusión tendrán lanzamientos importantes orientados al procesamiento de fibras naturales durante el próximo octubre, en el marco de la feria K, en Alemania. El foco en las presentaciones de este año son la modularidad y la flexibilidad, con desarrollos enfocados a reducir el tiempo de arranque, los costos de maquinaria y el rango de materiales a transformar con un solo sistema de extrusión.

American Maplan lanzó recientemente una tecnología de coextrusión para perfiles de fibra natural. El sistema, que ha sido diseñado para compuestos reforzados hasta con 70% de fibra, puede procesar PVC, poliolefinas y polímeros de ingeniería a tasas de producción hasta de 3.000 lb/hr. Está diseñado para producir perfiles de sección cilíndrica, sólidos y perfiles simétricos y asimétricos para aplicaciones interiores y exteriores. El sistema de cabezal se compone de un dado tipo patas de araña con un conjunto a la medida para producción de perfiles, compuesto de un buje de velocidad de flujo y una camisa de calibración. Este conjunto es intercambiable y emplea el mismo cabezal base, motivo por el cual los cambios entre productos son ágiles y se elimina la necesidad de calibración secundaria. Los bloques de coextrusión, para aplicaciones de pared doble o triple, se adaptan a la mayor parte de herramental con modificaciones mínimas, de acuerdo con la empresa.

Por su parte Cincinnati Milacron ofrecerá en la feria un sistema de extrusión de compuestos de madera y fibra denominado "plug & play". El sistema cuenta con equipo de manejo de materiales, de transferencia, mezclador, secador, sistema de alimentación, dado de extrusión y todo el equipo de postextrusión y corte. La extrusora del sistema es la TC86, caballo de batalla de la empresa, con tecnología de doble tornillo cónico para mejorar los niveles de compresión, la capacidad de mezcla a bajo corte y el rango posible de procesamiento de materiales. Los diámetros de tornillo del TC86 (con relaciones L/D de 27 a 1) tienen un diseño de zona de alimentación optimizada para lograr una transferencia de calor uniforme y rápida del tornillo al material, y el tornillo con terminación en punta añade longitud de entrada, compresión y dehumidificación de la mezcla antes de la devolatilización. De acuerdo con la empresa se pueden trabajar formulaciones hasta con 70% de carga de fibra.

El fabricante alemán Reifenhäuser, que recientemente inició la producción de equipo para procesamiento de plástico y madera, está posicionándose rápidamente en el sector, según afirma, en buena medida debido a su asociación con productores de compuestos de madera y resina, que le permiten trabajar directamente con el cliente en desarrollos de productos, en el análisis de mercado y arranque de las líneas. A través de su división "Extrusion Center", la empresa desarrolla la tecnología de fabricación de compuesto y extrusión en línea, basada en los extrusores contra rotantes de doble tornillo Bitruder, con geometría especial de tornillo y alta resistencia a la abrasión en husillos y barriles. De acuerdo con la empresa, las líneas se caracterizan por su capacidad de plastificación y homogenización, por un sistema controlado de temperatura que mantiene la homogeneidad de fluido y por un sistema de venteo que admite contenidos de humedad inferiores a 7%. El incremento de presión en las líneas se logra a través de segmentos especiales de tornillo, que permiten tener una descarga de material alta aún a bajas velocidades de rotación.

En su rueda de prensa de junio de este año, la empresa alemana Krauss Maffei anunció que durante la feria K uno de sus principales focos será la exhibición de maquinaria para fabricación de compuestos, particularmente a partir de materias primas renovables. La división de extrusión, Krauss Maffei Berstorff, presentó un concepto modular para transformación de compuestos que reduce los costos de inversión y el tiempo de arranque necesarios. Bajo este concepto, los componentes individuales de la línea se ensamblan en módulos que pueden conectarse fácilmente. El módulo de extrusión, por ejemplo, consta de una extrusora equipada con unidad de vacío, unidad de calentamiento y cabinas de control. El sistema de peletizado, la unidad de secado de gránulos y de clasificación de materia prima también están combinadas en módulos. El sistema, apto para procesamiento de poliamida y polipropileno con fibras de vidrio y refuerzos, puede ser fácilmente desmontado y reensamblado en caso de que se requiera cambiar su ubicación de planta.

Investigación a la medida
Con una gran variedad de suministro en fibras naturales en la región, diferentes instituciones y centros de formación han asumido la tarea de investigar las propiedades de los compuestos de plástico y madera. La Universidad de Concepción, en la región chilena del Bio-Bio, ha sido una de las más activas en el tema, y ha realizado en conjunto con la industria y organismos estatales diferentes iniciativas para adaptar las resinas y fibras de maderas disponibles en la región a la fabricación de productos compuestos útiles y comercializables. En la actualidad la UDT, Unidad de Desarrollo Tecnológico de la Universidad de Concepción, se encuentra transfiriendo una tecnología de producción de gránulos de madera plástico a la Forestal Oriana, de propiedad de Isesa S.A., importante empresa fabricante y distribuidora de abrasivos. En la iniciativa el objetivo principal es identificar una cartera óptima de clientes para distintas formulaciones del material compuesto madera-plástico, que serán comercializados bajo la marca LignoPlast.

Las universidades del Bio-Bio y Concepción, con el apoyo del fondo de fomento del Desarrollo Científico y Tecnológico, Fondef, y las empresas Woodplast y Resinas del Bio Bio, se encuentran en la labor de desarrollar aditivos químicos a partir del Tall Oil para mejorar la compatibilidad entre fibras de madera y resinas plásticas, transformables a partir de procesos de inyección, prensado y extrusión.

Por su parte, el CIPP, Centro de Investigación en Procesamiento de Polímeros de la Universidad de los Andes, en Bogotá (Colombia), adelanta desde hace varios años investigaciones en compatibilización y tratamiento superficial de diferentes compuestos de fibras naturales con resinas termoplásticas. Cascarilla de arroz, fibra de piña, palo de rosa y palma se cuentan entre los tipos de refuerzos analizados, siendo los compuestos de PVC y cisco de café los que han alcanzado hasta ahora el mejor desarrollo.