WPC: ¿Qué hay de nuevo?

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De acuerdo con el estudio “Wood-Plastic Composites (WPC) and Natural Fibre Composites (NFC): European and Global Markets 2012 and FutureTrends”, la producción de los compuestos de plástico y madera  o WPC, por sus siglas en inglés, aumentará en todo el mundo de 2,43 millones de toneladas en 2012 hasta 3,83 millones de toneladas en 2015. Norteamérica sigue siendo el primer productor mundial con 1,1 millones de toneladas, por delante de China con 900.000 ton y Europa con 260.000 ton. Sin embargo, se espera que en 2015 China llegue a 1,8 millones de ton superando a Norteamérica que contará con 1,4 millones de ton. Así mismo, se espera que la producción europea crezca en torno al 10% anual, llegando a 350.000 toneladas en 2015.

Los principales campos de aplicación de los WPC en todo el mundo son la industria de la construcción - especialmente cubiertas, vallas y elementos de fachada - y la industria del automóvil con componentes interiores. Un sector particularmente dinámico en el momento son los WPC en pellets para uso en moldeo por inyección, que permite obtener una amplia gama de productos terminados (muebles, carcasas para aparatos electrodomésticos, piezas técnicas), así como en interiores de automóviles.

Sistemas de extrusión

Los fabricantes de maquinaria para WPC ofrecen alternativas de procesamiento directas y en dos etapas. El procesamiento directo permite obtener perfiles en un solo equipo, mientras que los sistemas de dos etapas producen inicialmente un compuesto para ser usado posteriormente en extrusión de perfiles o inyección de piezas moldeadas.

La serie de extrusoras fiberEX de battenfeld-cincinnati fue diseñada especialmente para la producción de productos compuestos de madera y plástico. Con una ventana de salida de 15 a 1000 kg/h, la serie fiberEX ofrece soluciones para procesar una amplia variedad de combinaciones de materias primas. La flexibilidad en la elección de materiales es asegurada con una extrusora modular para la extrusión directa, así como un proceso de producción de dos etapas. El equipo cuenta con soluciones de dosificación y alimentación modulares y desgasificación optimizada para aumentar la ventana de procesamiento.

Por su parte el fabricante KraussMaffei Berstorff desarrolló un concepto de procesamiento en dos etapas: la fabricación de compuestos de plástico y madera y la extrusión de perfiles. Las extrusoras doble husillo co-rotantes están adaptadas para trabajar con materiales de hasta un 12 por ciento de humedad residual que puede ser descargada a través de puertos de desgasificación. Así mismo, las extrusoras doble husillo contra-rotantes están equipadas con un motor potente de alto torque que asegura altos niveles de productividad. La unidad de procesamiento cuenta con una protección para reducir el desgaste, ideal para la extrusión de plásticos reforzados con fibras naturales y, por lo tanto, garantiza una larga vida útil de la máquina. El concepto de dos etapas permite obtener también materia prima para aplicaciones de moldeo por inyección.

Reifenhäuser Extrusion desarrolla y fabrica líneas completas para la extrusión de compuestos y extrusión directa de perfiles compuestos de polímero de madera. Además ofrece diseños propios de perfiles, formulaciones y una línea de laboratorio para investigación y desarrollo. Para extrusión de compuestos, se maneja un proceso de dos etapas en el cual los componentes de la formulación son mezclados y enfriados antes de que la mezcla (compuesto) sea procesada en una extrusora contra-rotante para obtener perfiles. Este proceso de dos etapas tiene como ventaja la flexibilidad de usar una planta de compuestos para varias máquinas extrusoras o inyectoras, aunque requiere más equipos, más espacio y una inversión inicial mayor.

La extrusión directa combina la mezcla, fusión y procesamiento de los componentes en el producto final en una sola operación. Esto permite capacidades de producción muy altas, basadas en la tecnología Bitrudex. La extrusión directa permite trabajar con contenidos de madera de hasta 80 por ciento, requiere menor cantidad de equipos, menos espacio, es más eficiente en consumo de energía, y la productividad depende de la formulación usada. Reifenhäuser Extrusion Technology garantiza 20.000 horas de operación en husillos y barriles, con líneas de hasta 3m/min y empleando hasta 80% de madera.

Para la extrusión de WPC, AMUT ofrece el sistema exclusivo EasyWOOD  con un proceso de fabricación adecuado para realizar compuestos (sin mezcla previa) y posterior extrusión de perfiles pequeños con productividades bajas o realizar extrusión directa de los productos terminados para las productividades medias y altas. En la pasada feria K, AMUT presentó la extrusora BA92 WOOD basada en la tecnología contra-rotante con la característica especial de doble puerto de ventilación. Las capacidades de producción manejadas van desde 250 hasta 1000kg/h.

Por su parte, la compañía italiana Bausano ofrece su línea de extrusión para compuesto madera/plástico, Polywood, que permite obtener perfiles que contienen hasta el 80% de polvo de madera, directamente de los componentes en polvo, utilizando extrusoras especiales serie 36, o de gránulos con extrusoras de doble tornillo o mono tornillo.

El perfil obtenido posee características físicas óptimas, entre las cuales encontramos: solidez y estabilidad dimensional; amplia gama de propiedades mecánicas, con diferentes porcentajes de madera y plástico; ductilidad de elaboración equiparable a la madera; resistencia al agua y a la intemperie; excelente impacto ambiental, buen acabado superficial y bajo coste de las materias primas.

Novedades en materiales

La empresa alemana JELU desarrolló compuestos de PLA y TPS con fibras de madera adecuados para el moldeo por inyección y extrusión en máquinas de procesamiento de plásticos convencionales.El nuevo material hecho de PLA y fibras de madera es un WPC que puede reciclarse en plantas de compostaje. JELU realiza un compuesto de PLA con fibras de madera para formar un material homogéneo que consiste en 100% de recursos renovables. En su mezcla básica, el compuesto contiene 40% de PLA y 60% de fibras de madera. El WPC granulado de JELU tiene propiedades de funcionamiento consistentes en la máquina, lo que facilita una mayor producción. El procesamiento también da al biocompuesto una densidad más alta, mejorando las propiedades del material. Como resultado, los productos tienen una mayor resistencia y rigidez.

Por su parte, el material hecho a partir de almidón termoplástico (TPS) y fibras de madera es un WPC que cumple la norma europea DIN EN 13432para compostabilidad. En su mezcla básica, el compuesto contiene 50 por ciento de TPS y el 50 por ciento de fibras de madera. El TPS es un biopolímero que se obtiene por la desestructuración de los granos de almidón.

Desde su aparición en el mercado, se han establecido diferentes métodos de coloración de los WPC. Además de la coloración por masterbatch, que era un método utilizado con frecuencia en el pasado, el uso de pigmentos de color inorgánicos ha prevalecido en el mercado durante los últimos años. Para la coloración de WPC por medio de mezclas de pigmentos en polvo, la compañía Scholz cuenta con los pigmentos inorgánicos Colortherm y Bayferrox de Lanxess. Estos pigmentos proporcionan mejores resultados en la simulación de los tonos de madera o colores tierra.

Actualmente la atención se centra en mezclas de pigmentos en polvo, sin embargo, se han desarrollado otras formas de suministro. El producto más reciente para la coloración desarrollado por Scholz es un granulado de pigmento que combina las ventajas del pigmento en polvo con las ventajas de masterbatch (baja polución) sin componentes plásticos, con un contenido de 99% de pigmento puro. De esta forma, la formulación real del WPC no se ve afectado por otros ingredientes. Además de la aplicación convencional de cubiertas, los WPC son cada vez más usados para moldeo por inyección. En este campo una preparación de pigmento nuevo desarrollado porScholzproporcionaresultados mejores y más consistentes en comparación con un masterbatch. Además de los efectos de coloración, los materiales de Scholz también mejoran la protección UV.

Nuevas aplicaciones y eventos

De acuerdo con Michael Carus, director del Nova-Institut de Hürth, Alemania, existe una tendencia positiva para el uso de biocompuestos en una amplia gama de aplicaciones de fabricación. "En 2012, alrededor de 100 empresas de la UE producían más de 350.000 toneladas de biocompuestos de madera y fibras naturales. La mayoría de estos productos se extruyen con fibras o harinas de madera como  WPC. Las fibras naturales se despliegan principalmente para su uso como piezas de moldeo por compresión en interiores de automóviles. En 2012, 90.000 toneladas de estos materiales compuestos de fibra natural (NFC) fueron utilizados por los fabricantes de automóviles en Europa. La participación combinada de los biocompuestos WPC y NFC ya ha alcanzado el 15% del mercado total de los materiales compuestos".

En un estudio reciente, El Nova-Institut estableció diferentes escenarios para el futuro desarrollo de los biocompuestos. Según Carus: "Un marco político y económico favorable ha sido la creación de un impulso claro a seguir, especialmente para la inyección y moldeo por compresión, que sustituirá a cantidades significativas de materiales compuestos convencionales. Esto reduciría en gran medida las emisiones de gases de efecto invernadero”. En COMPOSITES EUROPE 2014, donde se presentarán diferentes expositores especializados exhibiendo sus soluciones de productos.

En el marco de la 5ª Conferencia Alemana de WPC, realizada en diciembre de 2013, fueron elegidos los ganadores del Premio a la Innovación en WPC.Los productos premiados fueron Renolit Gorcell, ECOLIFE y la nueva espuma estructural. El primer puesto fue para Renolit Gorcell, un panel ligero termoplástico con láminas de WPC, que otorgan un carácter estético y natural, además de tener una gran estabilidad y rigidez. El producto presenta una muy buena termoformabilidad y fácil procesabilidad, resistencia al agua, productos químicos y es 100% reciclable.

El segundo puesto se otorgó al producto ECOLIFE, perfiles que ofrecen  una alternativa libre de PVC para marcos de ventanas de plástico reciclado. La nueva combinación de un perfil co-extruido en WPC con una unión resistente a la intemperie (laminado) de una cinta delgada de aluminio protege el perfil de la luz solar y la lluvia. El perfil fue certificado por el Ministerio de Vivienda y Desarrollo Urbano y Rural de China en 2012.

La espuma estructural para pozos de cable modulares de Langmatzy SKZ KFE obtuvo el tercer puesto en la premiación. El producto reduce significativamente los tiempos de ciclo de producción, así como el peso de transporte y ofrece un fácil montaje.

Por otra parte, el fabricante de perfiles Thyssen Krupp  continúa ampliando su gama de productos en WPC con la plataforma o decking Timber Tech. El producto da a patios y balcones un aspecto natural. Con su textura y superficie, el WPC combina el aspecto de la madera con la durabilidad del plástico. Una característica especial del decking Timber Tech es su facilidad de instalación. Las placas se pueden fijar directamente a un sub-marco de madera sin perforación previa, también puede realizarse una instalación flotante en balcones. Por otra parte, el decking  es de muy bajo mantenimiento y resistente a la intemperie, capaz de soportar la lluvia persistente y el sol caliente sin deformación. Los materiales vienen con una garantía del fabricante de 25 años y presentan una capa protectora de polímero, como en Earthwood Evolutions TM, haciendo los perfiles también resistentes a las manchas. El rango de Thyssen Krupp Plastics incluye tres tipos de decking: Relia Board TM de núcleo sólido, Twin Finish TM, particularmente fácil de instalar y de núcleo sólido y Earthwood Evolutions TM, que es libre de manchas.

La compañía Eco Wood cuenta con aplicaciones en decking que son estables y duraderas después de la instalación, incluso cuando hay un cambio drástico en la temperatura ambiente. Eco Wood emplea compuestos de alta calidad que mejoran la estabilidad ante los cambios de temperatura. Otro punto a favor de los decks de Eco Wood es su estándar de seguridad mejorada, con productos libres de astillas, poco o nulo mantenimiento y alta resistencia al deslizamiento. Los productos son 100% reciclables.

Evorich Floorin suministra e instala pisos laminados, pisos flexibles de gama alta, tarimas de madera laminada, cubiertas y terraza al aire libre de WPC. Evorich es también miembro de la Asociación Nacional de Pisos de Madera y ha introducido los WPC en Singapur y la región de Asia Pacífico. La compañía ha sido galardonada con varios premios en desarrollos e innovación.

En LIGNA, el evento especializado en madera, del Instituto Fraunhofer para la Investigación de la madera presentó  WKI, materiales de madera y polímeros sobre la base de polipropileno y polietileno, que se han logrado pegar sin pretratamiento superficial. En el marco de un proyecto conjunto con el Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM, se produjeron muebles de jardín pegados a partir de WPC. Debido a la baja energía superficial de los materiales compuestos de madera y plástico, no es fácil pegar materiales compuestos de madera-polímero sin pre-tratamiento. Actualmente, uniones adhesivas sólo pueden alcanzarse con tiempo y pretratamiento superficial costoso. La ventaja del proceso del nuevo desarrollo es la posibilidad de la unión económica de los elementos de WPC, por ejemplo en una obra de construcción. Además, las uniones adhesivas no visibles ofrecen ventajas estéticas en comparación con las uniones atornilladas, así como la libertad en el diseño, por ejemplo, para aplicaciones en fachadas, muebles o patios.

Los principales especialistas en tratamiento de madera convergen en Australia y Nueva Zelanda  en Wood Innovations 2014, un evento de actualización de la tecnología y el mercado para operaciones de tratamiento de madera.  Durante la feria se presentarán las novedades en materiales compuestos y aditivos para el procesamiento de WPC.

Artículo proveniente de la revista impresa con el código Tp2905-wpc.

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