Abordando la intrusión de la humedad en los WPC
Por Alberto Garcia ramos
Debido a que los composites de madera polímero, WPC se utilizan casi exclusivamente en exteriores, expuestos a la luz solar, la lluvia y los ciclos de congelación / descongelación, son el peor escenario para los diseñadores durante el desarrollo, especialmente en lo que respecta a la vida útil del producto. Los WPC son una mezcla compleja de un material higroscópico (harina-polvo de madera) con un material hidrófobo (plástico) con pigmentos y diferentes aditivos.
El relleno de madera, que generalmente se agrega en proporciones de 40 a 60 por ciento de una formulación de WPC dada, agrega rigidez y disminuye la tendencia del plástico a degenerarse. La harina-polvo de madera también reduce el costo de un compuesto en comparación con los productos totalmente de plástico. El tipo de harina-polvo de madera dura o blanda puede influir en las características de intemperie del compuesto final, y cada polímero tiene características de degradación específicas.
Hasta el 75 % de todos los WPC están fabricados con polietileno (PE). Un número pequeño pero creciente de fabricantes utiliza polipropileno (PP) y cloruro de polivinilo (PVC), polímeros que son más resistentes y rígidos, pero más difíciles de procesar. Sin embargo, el polipropileno y el PVC son más susceptibles a la oxidación de la superficie que el PE.
Los WPC son bastante resistentes a la humedad, especialmente en comparación con la madera, pero absorben la humedad con el tiempo. Se han realizado estudios en laboratorios de Madison de EEUU con producto de 60% de madera y 40% de polietileno de alta densidad. Los resultados mostraron un aumento en el contenido de humedad después de cada ciclo, con un contenido de humedad de hasta 2,6 por ciento después de cuatro ciclos. Los resultados reflejan incrementos en el volumen vacío a medida que los espacios se abren entre la madera y el plástico.
Los WPC son una especie híbridas y estos polímeros y las biofibras tienen cada uno sus propios mecanismos de degradación separados. Las tasas de degradación y los mecanismos para la mayoría de los polímeros, incluidos el PE y el PVC, son en su mayoría conocidos, y en gran parte son el resultado de la exposición a la radiación UV. A medida que el polímero en la superficie del compuesto se degrada, expone los extremos de las fibras, que absorben la humedad más profundamente en el material polimérico. Al igual que un grifo que gotea, el problema empeora con el tiempo. Las fibras se hinchan con la humedad y luego se secan y se contraen, dejando huecos, lo que permite que entre más humedad en el compuesto de WPC. Estos vacíos proporcionan un ambiente húmedo favorable al crecimiento de microbios, hongos y mohos.
La degradación de los WPC depende no solo de la formulación sino de la geografía. Por ejemplo, las cubiertas de WPC en lugares muy calurosos y con mucha humedad, mostraron evidencia de cuerpos fructíferos de hongos rojos en superficies unos pocos años después de la instalación, lo que implica que la madera en los materiales aún era susceptible de biodegradación. Se han visto observaciones similares en otros ambientes tropicales húmedos, como Hawái.
Debido a que el agua se transporta al material compuesto a través de las fibras de madera, una corrección es simplemente disminuir la cantidad de relleno de madera. Muchas tablas de cubierta comerciales están formuladas con 60 a 65% de harina-polvo de madera y a veces, el contenido de madera ha sido demasiado alto en ciertos productos.
Otra línea de defensa propuesta contra el ataque microbiano en los WPC podría ser el uso de tipos alternativos de harina-polvo de madera. Las pruebas muestran que un tipo de hongos, los hongos de la podredumbre blanca, prefieren la madera dura, una de las fuentes más comunes de la harina de madera utilizada en los WPC. Una alternativa es usar madera cedro rojo, una madera blanda que se clasifica como altamente resistente a la descomposición. También se han realizado investigaciones para agregar biocidas, como el borato de zinc, en las formulaciones de los WPC. Mientras que los boratos funcionan bien para controlar el crecimiento de hongos, son menos efectivos contra el moho.
Aunque las evaluaciones de laboratorio de compuestos de madera y plástico (WPC) son útiles para predecir la durabilidad a largo plazo, se necesitan estudios de campo para verificar la durabilidad a largo plazo. La exposición en el campo puede atravesar numerosas degradaciones, es decir, hongos, luz ultravioleta, humedad, viento, temperatura, congelación / descongelación, ciclos húmedos / secos, termitas, moho, etc. que tradicionalmente se estudian por separado en el laboratorio. La absorción de humedad de los WPC es mucho más lenta que en la madera sólida no modificada, pero afecta la resistencia, la rigidez y, en última instancia, la descomposición del material.
