Alberto-Marchi

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Obtención de compositos con 
matriz biopolimérica y 
fibras celulósicas a partir de 
residuos industriales 
Alberto Julio MARCHI
INCAPE – UNL - CONICET
Polímeros 
convencionales
PE, PP, PVC, PET, 
resinas epoxi, etc.
Fibras sintéticas
Vidrio, Carbono, Kevlar.
Compositos de matriz 
polimérica
PRODUCCIÓN DE COMPOSITOS
ELEVADO 
COSTO
PRESIONES 
LEGISLATIVAS
NECESIDAD DE ENCONTRAR NUEVAS 
MATERIAS PRIMAS:
1. BAJO COSTO
2. RECURSOS RENOVABLES
Matriz 
polimérica
Fibras de 
Carbono
WPC: 
Wood Plastic Composites
AGOTAMIENTO 
COMBUSTIBLES 
FÓSILES
Compositos de plastico y madera (wpc)
Matriz polimérica: PVC, PE, PP, etc.
Fibras: aserrín de madera, bamboo
Tableros 
Madera (aserrín, virutas) + 
resinas fenol-formaldehído o 
urea-formaldehído 
MDF
Cartón de madera
Virutas orientadas (OSB)
Aglomerados
Polímeros: industria 
petroquímica o reciclados
Aserrín de madera: residuos de 
la industria maderera, biomasa.
Fenol y Formaldehído:
TÓXICOS
Objetivos del proyecto
DESARROLLAR UN WBPC
PARA REEMPLAZAR 
WPC CONVENCIONALES 
MATRIZ: BIO-PLÁSTICO
FIBRAS DE REFUERZO: 
MATERIAL CELULÓSICO
BIOPLÁSTICOS:
Residuos de la industria aceitera o cervecera: 
expeler y harina de soja; levaduras  proteínas
Residuos de la industria pesquera:
caparazón de crustáceos  polisacáridos (quitosano)
FIBRAS:
A partir de residuos de la industria maderera: 
aserrín y virutas
A partir de reciclados: papel
WBPC: Wood & Bio-Plastic Composite
Desde residuos de la industria aceitera y cervecera:
1. Extracción y separación de las proteínas
2. Entrecruzamiento con dialdehídos
A partir de residuos de la industria pesquera:
1. Extracción y disolución del quitosano
2. Entrecruzamiento con dialdehídos
Alternativa: Mezclas de proteínas y polisacáridos 
Obtención de bioplásticos
NH NH
CH OH
(CH2)3
CH OH
NH NH
CH OH
(CH2)3
CH OH
C (CH2)3
O
H
C
O
H
NH2 NH2
NH2 NH2
C (CH2)3
O
H
C
O
H
N N
CH
(CH2)3
CH
N N
CH
(CH2)3
CH
+ 4 H2O
Alternativas:
1. Mezclas de aserrín y proteínas entrecruzadas
2. Mezclas de aserrín y polisacáridos entrecruzados
3. Mezclas de aserrín con proteínas y polisacáridos entrecruzados
Posible interacción o entrecruzamiento entre proteínas y celulosa.
Métodos:
1. Moldeo por compresión
2. Extrusión
Obtención de los bioCompositos
Relaciones:
Proteínas/Entrecruzante
Bioplástico/Aserrín/Agua 
Morfología y 
Tamaño de las 
Fibras de Refuerzo
Presión
Temperatura
Tiempo
Parámetros más relevantes a 
controlar en este proceso
Caracterización de las muestras
Resistencia a la 
flexión y dureza
Absorción de agua
Hinchamiento en agua
ASTM D1037-99 “Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber
and Particle Panel Materials”
0 [g GTA/g P] 0,375 [g GTA/g P] 0,5 [g GTA/g P] 0,75 [g GTA/g P] 1 [g GTA/g P] 
100 C x 60 min
TE
N
SI
Ó
N
 M
Á
X
IM
A
(N
/m
m
2
)
5
,9
9
7
,0
4
1
2
,7
1
1
9
,7
9
1
9
,4
2
1
7
,8
4
1
9
,1
2
7
,8
0
6
,8
8
7
,4
6
0
10
20
30
35/65 20/80
2
5
,1
1
9
,1
1
8
,8
3
0
,2
0
10
20
30
WPC 1 WPC 2 LAM MDF
Resultados: Ensayos de flexión 
BWPCs: se obtiene un máximo de max que depende de la 
relación GTA/proteína.
La tensión máxima es algo menor para los BWPCs que la de los 
productos comerciales.
2
5
,1
1
9
,1
1
8
,8
3
0
,2
0
10
20
30
WPC 1 WPC 2 LAM MDF
120 C x 30 min
1
5
,1
0
9
,4
4
2
1
,9
1
2
4
,0
7
6
,7
5
6
,6
6
7
,8
3
5
,3
28
,1
9
7
,9
6
35/65 20/80
TE
N
SI
Ó
N
 M
Á
X
IM
A
(N
/m
m
2
)
Resultados: Ensayos de flexión 
0 [g GTA/g P] 0,375 [g GTA/g P] 0,5 [g GTA/g P] 0,75 [g GTA/g P] 1 [g GTA/g P] 
BWPCs: se obtiene un máximo de max para GTA/P= 24 
N/mm2.
La tensión máxima para BWPCs con GTA/P= 24 N/mm2 es 
comparable a la de los productos comerciales.
Resultados: Ensayos de dureza 
1
4
7
3
,4
6
3
9
3
,1
8
5
5
6
,8
0
5
1
5
,0
3
0
300
600
900
1200
1500
WPC 1 WPC 2 LAM MDF
3
6
8
2
6
54
2
3 4
9
7
4
1
0 4
9
96
2
2
5
2
7
3
8
6
4
3
5
35/65 20/80
(D
N
/c
m
2
)
D
U
R
EZ
A
BWPCs WPC 1 WPC 2 LAM MDF
0,80-1,02 1,21 0,8 0,58 0,79
DENSIDAD [g/cm3]
0 [g GTA/g P] 0,375 [g GTA/g P] 0,5 [g GTA/g P] 0,75 [g GTA/g P] 1 [g GTA/g P] 
La dureza no varía significativamente con la relación GTA/P ni con T.
La dureza de BWPCs es comparable a la de MDF y laminados.
0 [g GTA/g P] 0,375 [g GTA/g P] 0,5 [g GTA/g P] 0,75 [g GTA/g P] 1 [g GTA/g P] 
Resultados: Ensayos de inmersión 
1
2
,8
1
5
,0
3
4
,7
3
3
,4
3
3
,6
2
6
,33
2
,6 3
6
,0
2
2
,2
3
7
,8
35/65 20/80
0
,4 0
,7
5
3
,0
2
7
,5
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
WPC 1 WPC 2 LAM MDF
ABSORCIÓN DE 
AGUA A LAS 2 H 
(%)
1
8
,4
1
9
,2
9
,1
8
,99
,4 1
0
,3
8
,6
7
,3
1
3
,6
6
,1
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
35/65 20/80
D
A
B
S
2
4
 H
 (%
) Muestras sin entrecruzante: 
absorben más agua después 
de las 2 h de inmersión.
La absorción de agua no es 
función de la relación GTA/P.
3
,2
2
,4
9
,3
8
,7
6
,4
6
,3
4
,2
8
,6
5
,0
7
,9
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
12,00
35/65 20/80*H
IN
C
H
A
M
IE
N
TO
 
R
ES
ID
U
A
L 
(%
)
Resultados: Secado luego de inmersión 
0 [g GTA/g P] 0,375 [g GTA/g P] 0,5 [g GTA/g P] 0,75 [g GTA/g P] 1 [g GTA/g P] 
5
3
,5
4
5
,3
4
2
,9
5
5
,2
4
5
,6 5
5
,6
4
7
,5 5
3
,4
0,00
15,00
30,00
45,00
60,00
75,00
35/65 20/80
H
IN
C
H
A
M
IE
N
TO
 E
N
 
A
G
U
A
 A
 L
A
S 
2
 H
 
(%
)
0
,5 0
,6
1
0
,1
2
3
,0
0,00
15,00
30,00
45,00
60,00
75,00
WPC 1 WPC 2 LAM MDF
3
3
,5 3
7
,24
6
,9
4
5
,3
4
6
,1
3
9
,34
3
,8
4
5
,9
3
8
,9 4
6
,2
35/65 20/80
Después del secado, 
los BWPCs recuperan 
prácticamente sus 
dimensiones 
originales.
Conclusiones y perspectivas
1. Pudimos obtener WBPCs por termocompresión con propiedades similares a 
algunos WPCs comerciales hechos de madera (aserrín/virutas/láminas) y resinas 
convencionales.
3. Las propiedades de estos WBPCs se podrían mejorar mediante el agregado de 
otros biopolímeros como, por ejemplo, polisacáridos con propiedades únicas.
4. La producción de partes hechas de WBPCs se 
podría optimizar mediante el moldeado por 
extrusión.
Se considera que este proceso sería viable para el 
tipo de materiales que se emplean.
2. Las propiedades de los WBPCs se pueden optimizar mediante: 
Temperatura y tiempo de moldeo adecuados: 120 °C y 60 minutos.
Relación entrecruzante (GTA)/proteínas: 0,375 – 0,5.
Relación bioplástico/aserrín
Agradecemos a ANPCyT, CONICET y UNL por el soporte financiero.
INTEGRANTES DEL PROYECTO:
INCAPE: ITC:
Dra. Teresita Garetto Dra. Cristina Inalbon
Dr. Alberto Marchi Dr. Miguel Zanuttini
Dr. Camilo Meyer
Dra. Silvina Regenhardt
Ing. Natalia Suarez
Muchas gracias por su atención