Investigación sobre el curado rápido del recubrimiento en polvo del tablero de madera artificial mediante radiación infrarroja del elemento calefactor de fibra de carbono

La demanda mundial de productos de carpintería sigue siendo sólida, destacando la amplia producción de tableros artificiales que supera los 100 millones de metros cúbicos anuales. Entre ellos destaca el tablero de fibra de densidad media (MDF), cuyos volúmenes de producción anuales alcanzan los 30 millones de metros cuadrados. Si se calcula con un grosor estándar de 16 mm, esto equivale aproximadamente a 1.800 millones de metros cuadrados de MDF al año. Estos tableros, fabricados con fibras de madera unidas con adhesivos a base de formaldehído, satisfacen diversas necesidades industriales en todo el mundo.

Debido a la gran porosidad de los tableros artificiales, los revestimientos de pintura tradicionales permiten que los poros capilares de las fibras de madera emitan formaldehído durante el uso de los muebles, lo que supone un peligro en entornos residenciales y de oficina. El Centro Internacional de Investigaciones sobre el Cáncer clasificó el formaldehído como carcinógeno del grupo 1 en 2004. Anteriormente, la producción de tableros artificiales en China superaba esta norma en ocho veces. Por lo tanto, existe un importante problema medioambiental con las emisiones de COV (compuestos orgánicos volátiles) y de formaldehído de los muebles, que suponen un gran riesgo para la salud de las personas en estos entornos. Este sigue siendo un problema crítico que la industria de transformación de tableros artificiales debe abordar.

Utilización del recubrimiento en polvo con elemento calefactor de fibra de carbono radiación infrarroja para el curado rápido en placas artificiales puede conseguir cero formaldehído y cero emisiones de COV. Esta tecnología especial procede del Laboratorio de Investigación de Ingeniería Optoelectrónica del Centro Académico de Ciencia y Tecnología de Wuyuan. Sin embargo, todavía hay dos cuestiones que necesitan más investigación y mejora:

1. Conductividad eléctrica de las superficies de los tableros: Los principales factores que afectan a la conductividad eléctrica de los tableros artificiales son el contenido de humedad, la densidad, la temperatura y las propiedades anisotrópicas. A temperatura ambiente, la resistividad de los tableros saturados es de 10³ ohmios-m, y la resistividad superficial de los tableros secos es superior a 10¹² ohmios-m. Así pues, los tableros artificiales se encuentran entre semiinsuladores y aislantes, por lo que requieren soluciones que mejoren la resistencia y conductividad de la superficie para un recubrimiento en polvo eficaz.
2. Sensibilidad térmica de los materiales de madera: Dado que la madera es un material térmicamente sensible con una conductividad térmica muy diferente a la de los metales, las altas temperaturas durante el curado pueden provocar grietas.

Si estas dos cuestiones se resuelven eficazmente, podría representar una revolución tecnológica en la industria de transformación de tableros de madera. Exploremos las propiedades eléctricas de la madera:

• Conductividad de la madera: La madera carece de electrones libres y presenta una conductividad eléctrica muy débil. La escasa conductividad de la madera absolutamente seca se debe principalmente a los pocos iones móviles de la madera, derivados de los grupos iónicos de los componentes de la pared celular o de los mínimos componentes inorgánicos de la madera. La presencia de agua facilita la conductividad iónica, donde la interacción entre grupos iónicos, componentes inorgánicos y moléculas de agua forma interfaces conductoras. Este mecanismo es complejo; a bajos niveles de humedad, el número de iones libres desempeña un papel importante, mientras que a altos niveles de humedad, la movilidad de los iones es crucial. Los cambios en la concentración y distribución de iones dentro de la madera pueden afectar significativamente a su conductividad.
• Constante dieléctrica de la madera: La constante dieléctrica indica la capacidad de la madera para planear y almacenar energía eléctrica en un campo eléctrico alterno. Es la relación entre la capacitancia de la madera en un campo alterno y la de las mismas condiciones en el vacío. La madera seca tiene una constante dieléctrica de aproximadamente 2 y el agua de 81. Cuanto menor sea la constante dieléctrica, mejores serán las propiedades aislantes.

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