El Blanqueo de la Madera: Los peróxidos (2ª Parte)

 

Por Angel Lanchas Hervalejo

 

Como se comento en el número anterior, damos comienzo en esta  segunda parte del blanqueo de la madera hablando de unos conceptos generales para pasar a continuación a exponer el blanqueo de la madera por inmersión con los peróxidos.

Introducción

Los productos blanqueadores de la madera son formulados para limpiar  las capas superiores de la células de la madera, la causa principal de esta blanqueado es el engalanamiento o tintado posterior. Este tratamiento de la superficie, es una función directa del contacto, el tiempo, la temperatura, el tipo y la concentración de las sustancias químicas empleadas, la acción mecánica y la composición de la superficie para ser limpiada.

El tiempo y la temperatura son fáciles de aplicar. Los blanqueadores que oxidan la madera ejercen su trabajo en un tiempo que oscila entre 45 y 60 minutos. La mayoría de ellos se emplean a temperatura ambiente, pero como veremos más adelante, la temperatura acelera considerablemente el proceso.

Los tipos de productos químicos, la fuerza de penetración, la agitación del baño y la variedad de especies de madera usadas para el blanqueo,  pueden complicar el tratamiento, esta es la parte más importante del papel en el blanqueo con sustancias químicas.

Los blanqueadores Químicos

Los peróxidos empleados como agentes de blanqueo, son usualmente los de sodio e hidrógeno. El primero da soluciones de blanqueo ligeramente más económicas de precio que el segundo si bien éste ofrece mayor facilidad de manipulación, y en algunos procesos de blanqueo es insustituible. Como una solución de peróxido de sodio, se convierte desde el punto de vista oxidante, en una de peróxido de hidrógeno, estudiaremos primero las propiedades de éstas, a fin de facilitar las exposición. Por otra parte, el empleo de peróxido de hidrógeno es cada día más extendido en la industria.

¿Qué es el peróxido de hidrógeno?

El peróxido de hidrógeno (conocido también como agua oxigenada) es un líquido incoloro a temperatura ambiente con sabor amargo. Pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno gaseoso ocurren naturalmente en el aire. El peróxido de hidrógeno es inestable y se descompone rápidamente a oxígeno y agua con liberación de calor.

Aunque no es inflamable, es un agente oxidante potente que puede causar combustión espontánea cuando entra en contacto con materia orgánica. El peróxido de hidrógeno se encuentra en bajas concentraciones (3-9%) en muchos productos domésticos para usos medicinales y como blanqueador de telas y el cabello. En la industria, el peróxido de hidrógeno se usa en concentraciones más altas para blanquear el papel y la madera, como componente de combustibles para cohetes y para fabricar espuma de caucho y sustancias químicas orgánicas.

• El peróxido de hidrógeno liberado a la atmósfera reaccionará rápidamente con otros compuestos que se encuentran en el aire.
• El peróxido de hidrógeno se degrada rápidamente en el agua.
• Si es liberado al suelo, el peróxido de hidrógeno se degradará al reaccionar con otros compuestos.
• El peróxido de hidrógeno no se acumula en la cadena alimentaría.

 El peróxido de hidrógeno como blanqueante:

Conocido con el nombre de agua oxigenada, las soluciones de H2O2 se encuentran en el comercio a varias concentraciones, siendo preferible el empleo de las de una riqueza de 130 ó 200 volúmenes de O2/litro de solución: el H2O2 se encuentra ligeramente acidificado a fin de evitar su descomposición, que como se sabe es rápida en medio alcalino y lenta o casi nula en medio ácido.

Cuando se calienta una solución alcalina de H2O2, esta se descompone como sigue:

H2O2   =  H2O + O

Y el oxigeno liberado, si actúa sobre la madera, produce su oxidación y efectúa una acción de blanqueo. Es pues evidente, que toda regulación en la producción del oxigeno, tendrá sus repercusiones en el proceso de blanqueo.

Como en la mayoría de estos procesos, dos factores actúan de forma decisiva en la velocidad de descomposición del H2O2 : temperatura y pH. La regla general, es que al aumentar ambas, la velocidad de descomposición aumenta, debiéndose de regular los valores de temperatura y pH, de forma que la velocidad de formación del oxigeno sea análoga a la de su captación por la fibra, a fin de evitar el desaprovechamiento de los medios activos d blanqueo.

pH y estabilizadores:

Como hemos indicado al aumentar el pH se incrementa la velocidad de descomposición del peroxido de hidrógeno y para que esta descomposición sea la adecuada es preciso que el valor del pH se alcance mediante el concurso de agentes estabilizantes que aseguren una buena catalización del baño o recinto donde se encuentra la madera, pues en caso contrario, puede existir una descomposición demasiado rápida y un ataque a la fibra de la madera sin obtener un buen grado de blanqueo.

Aunque se han estudiado muchos agentes estabilizadores, el silicato sódico es el más activo y económico, si bien cuando se desea un tacto más suave en la madera, se puede sustituir una parte de silicato sódico por otros agentes tales como fosfatos y trietanolaminas.

El silicato sódico solo, tiene poca acción estabilizadora y se requiere la presencia de sales de calcio o magnesio y por ello es preferible que el agua usada en el blanqueo sea descalcificad, como también de hierro y cobre mediante equipos adecuados.

Es muy importante tener en cuenta que la presencia de compuestos de hierro o cobre en las soluciones de H2O2 actúan como catalizadores energéticos activando la velocidad de descomposición en forma tal que el desprendimiento de oxígeno puede castigar considerablemente a la madera. Debe pues evitarse el empleo de recipientes en los cuales pudieran existir órganos de hierro o cobre en contacto con las soluciones de H2O2.

Para evitar la precipitación del silicato sódico es necesario mantener a un nivel mínimo la cantidad de sosa cáustica en la solución según una relación Na2O : SiO2 de 1:1. En esta relación el 50% del Na2 O debe obtenerse de la sosa cáustica y el resto del que se deriva del CO3Na2 empleado en la formula para ajustar la alcalinidad; en la solución de blanqueo debe de existir una concentración de 0,2% de SiO2 y 0,2% de Na2O para obtener una buena estabilidad. El pH de la solución deberá estar comprendido entre 10,8 y 10,9

Según lo indicado, una formula general aconsejable para trabajar en relaciones de baño* 1:10 a 1:20, es la siguiente:

* La relación de baño es el cociente de la división del peso de la solución empleada entre el peso de la madera

Agua ……………………………………………………….97.9 litros

Silicato sódico 40ºBé ………………………………..0,7 Kg.

Sosa cáustica sólida …………………………………..0,05 Kg.

Carbonato cálcico ……………………………………..0.05 Kg

Carbonato magnésico ………………………………..0.01 Kg.

Carbonato sódico calcinado ……………………….0,175 Kg.

Peróxido de hidrógeno 35% ……………………….0,78 litros

Agente humectante ……………………………………0,1 Kg.

Las impurezas que tiene la propia madera también ejercen una acción estabilizante sobre las soluciones de blanqueo con peróxidos de hidrógeno.

Temperatura:

Conforme aumenta la temperatura en el baño de blanqueo, la velocidad de descomposición se incrementa; ello puede apreciarse en la figura nº 1

Figura nº 1  Efecto de la temperatura sobre la descomposición del H2O2

 En el caso del blanqueo de madera, es importante el que las temperaturas elevadas de 50ºC no se alcancen rápidamente, pues entonces hay un desprendimiento rápido de oxígeno y no se puede alcanzar el equilibrio entre éste y la velocidad de admisión de la fibra de la madera.

Un gradiente de 2ºC por minuto a partir de los 20ºC es lo más usualmente empleado. Estas operaciones de blanqueo suelen durar ente 45 minutos  y 60 minutos dependiendo de la temperatura empleada o si se emplea gradientes de velocidad de temperatura.. Fig 2.

Figura 2 Proceso de blanqueo  por inmersión , enfriamiento y adificación

Una vez efectuado el blanqueo, hay que proceder a acidificar la madera para evitar amarilleos posteriores. Para lo cual se introduce la madera en un baño con un pH de 4,5 mediante acido acetico con agua fría durante 10 minutos.

El peróxido de sodio como blanqueante:

Se presenta en el mercado en forma de polvo amarillo con un contenido del 95-98% de Na2O2, deteriorándose rápidamente al ponerse en contacto con la atmósfera, como consecuencia de la perdida de oxigeno que se produce.

Se disuelve en agua fría, produciéndose una considerable elevación de la temperatura, la cual origina una descomposición del H2O2 formada con la consiguiente pérdida d oxigeno; debe pues procurarse el que la disolución se efectúe de forma que la elevación de la temperatura sea mínima. Las reacciones de descomposición son:

En frío:                          Na2O2+ H2O = 2 NaOH + H2O2

En caliente                2 Na2O2 + 4 H2O = 4 NaOH + 2 H2O + O2

Como puede apreciarse, una solución de Na2O2 en frío tiene todas las propiedades de una solución alcalina de H2O2, cuya alcalinidad sea motivada por la sosa cáustica. En términos generales, 1 Kg. de Na2O2  = 1,06 litros de H2O2 de   35% de riqueza y 1 Kg. De Na2O2 produce al disolverse 1 Kg. De NaOH o lo que es lo mismo 2 litros de NaOH    de 40º Bé.  La estabilización de las soluciones de Na2O2  para ser empleadas en el blanqueo de la madera, debe de efectuarse según hemos indicado al hablar del peróxido de hidrógeno.

Nota importante:

La manipulación del H2O2 ( agua oxigenada ) recomendada en este artículo, requiere para su manipulación de guantes y gafas dado su peligrosidad por contacto.

Bibliografía:

J.K. Boltoon

Willians Andreuw

José Cegarra

Manuel Riquelme

Francisco Bombin