Investigación de la posición de nanopartículas CORE-SHELL mediante campos magnéticos – NANOMAGNET

El principal reto tecnológico de la investigación en nanociencia en el área de los materiales, es el modo efectivo de añadir los nanocompuestos a los materiales, distribuyéndolos adecuadamente y evitando su aglomeración en el proceso de aplicación, ya que en ese caso perderían las propiedades derivadas de su tamaño. El presente proyecto persigue el desarrollo de nuevos materiales optimizados por medio de la disposición y el transporte de nanopartículas que se dispondrán en la zona de interés mediante la aplicación de campos magnéticos.

En el proyecto se sintetizarán nanopartículas con estructura core-shell, en las que el núcleo o core estará compuesto de nanopartículas superparamagnéticas, ferromagnéticas o ferrimagnéticas, y la coraza o shell estará formada por nanopartículas con las propiedades deseadas (en función del estado del arte del proyecto, podría tratarse de actividad fotocatalítica aportada por dióxido de titanio, actividad biocida proveniente de las nanopartículas de plata, etc).

Efecto ejercido por un campo magnético sobre dispersión de nanopartículas de óxido de hierro

Posteriormente se estudiará los sistemas de movilidad de las nanopartículas en barnices comúnmente empleados en el sector del mueble u otros sistemas viscosos. Mediante la aplicación de campos magnéticos se analizarán las condiciones para mover las nanopartículas a la superficie del material (zona donde en muchas ocasiones interesa que se dispongan las nanopartículas para mostrar su efecto activo) o para disponerlas en una zona concreta del mismo. Actualmente la inclusión de las nanopartículas (NPs) en los materiales se enfrenta a la dificultad del control de su posición. En el caso de la adición de nanopartículas a barnices, éstas suelen quedar ocluidas en el barniz, que teniendo un espesor de unas 100 micras, es 1000 veces mayor que el tamaño de las nanopartículas.

Además, en las últimas etapas del proyecto se estudiará la integración de los electroimanes en los procesos de producción industrial, sin necesidad de realizar grandes inversiones y modificando mínimamente el proceso productivo del material en cuestión. Uno de los objetivos más ambiciosos del proyecto es aportar a la industria del mueble de la Comunidad Valenciana de una nueva herramienta de alta tecnología adaptada a sus procesos productivos.

Si desea ampliar información sobre el proyecto o proponernos en proyectos de investigación y desarrollo, no dude en contactarnos

Financian e impulsan:
Instituto de la Mediana y Pequeña Industria de la Generalitat Valenciana, IMPIVA | Unión Europea. Fondo Europeo de Desarrollo Regional,  FEDER

Pintura en polvo para madera y derivados

Aidima estudia el recubrimiento del MDF con dos tipos de productos en polvo, los de curado térmico y los de curado UV

El sistema de recubrimiento en polvo para MDF es una alternativa a los productos utilizados tradicionalmente para el recubrimiento del MDF, como las pinturas en base disolvente, papeles, melaminas o laminados, aunque es el más desconocido y, por ello, el que más dudas genera de cara a su posible implantación a nivel industrial. El laboratorio de pinturas y barnices de Aidima trabaja en proyectos para el desarrollo de productos y aplicaciones de los recubrimientos en polvo y realiza ensayos para su certificación y uso adecuado, como explica en este artículo.

La pintura en polvo es un acabado seco, con un contenido en sólidos del 100%, que no necesita disolverse o suspenderse en un medio líquido, sino que se suministra en forma de partículas finamente molturadas ya listas para su aplicación. Los recubrimientos en polvo se fabrican mezclan- do resinas, pigmentos, cargas y aditivos, todos ellos en polvo. La mezcla es sometida a un proceso que integra la extrusión, el escamado, la molienda y el tamizado, obteniéndose de este modo la pintura lista para su uso.

La pintura en polvo se ha estado utilizando durante los últimos 35 años en el sector de acabados para metal, por las ventajas que su uso implica, pero su aplicación estaba limitada a sustratos conductivos con superficies homogéneas y capaces de soportar las altas temperaturas necesarias para el curado en polvo. Los avances realiza- dos en esta tecnología en los últimos cinco años han permitido su empleo en una gran variedad de sustratos, como los térmicamente sensibles, por ejemplo el MDF, y, actualmente, a escala de laboratorio sobre algunas especies de madera maciza y de algunos materiales derivados de la misma.

Al conseguir resinas con puntos de fusión más bajos que las utilizadas para metal, alrededor de 150-160 oC, fue posible la utilización de las pin- turas en polvo para el recubrimiento de MDF. Los acabados que se conseguían inicialmente eran pigmentados con texturados más o menos gruesos, debido a que a esas temperaturas no era posible dejar suficiente tiempo a la película para su nivelación sin dañar el sustrato. Era necesario seguir investigando para rebajar más la temperatura de fusión de las resinas, y conseguir así procesos menos agresivos para el sustrato, que dotaran a esta tecnología de una mayor versatilidad en cuanto a tipos de acabados, así como de sustratos utilizables.

Se consiguió rebajar las temperaturas hasta los 130-140 oºC de manera que, por un lado, se superaron los problemas iniciales de agrietamiento de los cantos del MDF y, por el otro, se consiguieron acabados con texturados más finos. Las características relacionadas con el aspecto y las prestaciones de las formulaciones existentes conseguidas, como eran los acabados con diferentes grados de texturado con buenas prestaciones químicas y mecánicas, además de su facilidad de aplicación sobre piezas con geometrías irregulares, hizo que estos productos se empezaran a utilizar, en Europa y en Estados Unidos, en la fabricación de mobiliario auxiliar para alta fidelidad y televisores, de oficina, juvenil e infantil, y hostelería, así como en el recubrimiento de expositores, además de en algunos elementos utilizados en el sector de la construcción, con fines decorativos, como paneles para el revestimientos de paredes y techos.

Proceso de aplicación y curado

Actualmente existen dos tipos de pro- ductos en polvo para el recubrimiento del MDF: los de baja temperatura de curado o curado térmico y los de curado UV. Las investigaciones actuales se centran principalmente en los productos de curado UV puesto que es una tecnología más versátil en cuanto a variedad de acabados que se pueden obtener.

No obstante, mientras las primeras etapas del proceso de acabado, precalentamiento del sustrato y aplicación electroestática del polvo, son iguales en ambos casos, sí se diferencian en las etapas de fusión y curado, como se aprecia en la figura adjunta.

En la primera etapa, común en los dos tipos de productos, se produce el precalentamiento del sustrato a temperaturas comprendidas entre 100 y 120 oC, para mejorar la conductividad y facilidad de pintado del mismo, aunque este paso no siempre es necesario. En la segunda etapa, también común, tiene lugar la aplicación electroestática del producto. La aplicación se realiza por medio de pistolas de efecto corona, carga de las partículas por un campo eléctrico o por efectotribo o carga por fricción de las partículas en un tubo de teflón.

Los procesos se diferencian a partir de aquí. Así, en el curado térmico, la fusión y curado del polvo se realiza en hornos de convección o por radiación IR. La reacción de polimerización comienza inmediatamente, limitando la nivelación de la película fundida. Se requieren entre 15 y 25 minutos, a temperaturas comprendidas entre 120 y 140 oºC, dependiendo del producto utilizado.

En cambio, en los productos de cura- do UV hay dos etapas más, pues la fusión y el curado están separados físicamente, lo que permite una mejor nivelación de la película y, por lo tanto, una mayor variedad en el grado de texturizado, siendo la única opción para conseguir acabados lisos. Primero tiene lugar la fusión del polvo durante 60-120 segundos en horno de IR (temperatura superficial entre 100 y 120 oºC) y, a continuación, cuando la película fundida es irradiada con luz UV, se produce la reticulación polimérica (2-4 minutos en túneles de curado UV, con dosis de radiación entre 1.000 y 3.500 mJ/cm2).

Ventajas y desventajas de la pintura en polvo.

Acabado con polvo transparente.

Independientemente del sistema utilizado, para obtener un buen acabado es imprescindible evaluar todo el proceso en su conjunto y ajustar todos los componentes que intervienen en el proceso de acabado: soporte de MDF, producto en polvo, sistema de aplicación y hornos de curado.

Ventajas de ambos sistemas

Entre las ventajas del curado UV frente al curado térmico destaca que los tiempos de curado son más cortos, lo que implica una mayor productividad y un menor consumo energético. También permite una mayor variedad de acabados, ya que la separación entre los pasos de fusión y curado favorece una mayor nivelación de la película y, por lo tanto, la posibilidad de obtener tex- turados más finos que con los productos de curado térmico donde no existe esta separación. Así mismo, el ciclo de calentamiento es menos severo que con curado térmico, por lo que la elección del tipo de MDF es menos crítica. Y, por último, existen mejores resistencias químicas y mayor dureza.

Las principales ventajas del curado térmico frente al UV son que pueden aplicarse espesores por encima de los 200 m, mientras que en los de curado UV el espesor está limitado entre 100 y 150 m, y se puede utilizar una gran gama de colores, mientras que en los de curado UV los amarillos o los colores con una gran proporción de amarillo dan problemas en el curado. Además, se pueden recubrir fácilmente objetos con zonas más o menos ocultas, los recubrimientos son más flexibles y las líneas de curado y las formulaciones más económicas. La combinación de sistemas de polvo y agua es otra de las alternativas si, por ejemplo, se quiere conseguir un acabado liso de alto brillo. El proceso consistiría en la aplicación de un fondo lijable en polvo seguido de la aplicación del acabado con productos en base acuosa. La combinación de estas tecnologías minimiza las emisiones de COV al mismo tiempo que aumenta la productividad del proceso de recubrimiento al disminuir el número de capas necesarias, el coste energético y los residuos generados con respecto a los procesos de recubrimiento tradicionales.

Ventajas

• Emisión prácticamente nula de COV.
• Sistema monocapa. Disminución de costes de producción (mano de obra y consumo energético) y aumento de la productividad (con ciclos de curado muy rápidos).
• Mayor seguridad en la manipulación y almacenamiento.
• Alta eficiencia de transferencia de pro- ducto. Se puede reciclar hasta en un 5% el sobrante de la pulverización.
• No tóxico, lo que supone una doble ventaja de salubridad para el operario y menores costes en la eliminación de residuos.
• Gran flexibilidad de diseño de la pieza. Se pueden recubrir objetos 3D de geometría irregular.
• Posibilidad de tiradas cortas.

Desventajas

• Es difícil obtener acabados de calidad completamente lisos y de alto brillo.
• La estabilidad en el almacenaje de las pinturas en polvo necesita todavía ser perfeccionada.
• Hoy por hoy sólo es aplicable sobre MDF pero no sobre madera maciza u otros materiales derivados de la misma porque la temperatura mínima de curado está entre los 120 y 130 oC.
• Dificultad para obtener películas con espesores inferiores a 25 micras.
• Tamaño de la pieza limitado por el tamaño del horno.

Estado actual de la tecnología

Los primeros recubrimientos a base de pintura en polvo, de curado térmico o de curado UV, para el sector de la madera consistían en acabados pigmentados con diferentes grados de texturado y que se podían aplicar únicamente sobre MDF. Esos procesos son perfectamente viables a nivel industrial, y de hecho existen diferentes plantas en funcionamiento en Europa, Estados Unidos, Asia y Australia. Actualmente se han conseguido, a escala de laboratorio y planta piloto, acabados pigmentados y transparentes, lisos, mates y satinados aplicados con éxito no sólo sobre MDF, sino también sobre algunas especies de maderas frondosas de cierta dureza. No obstante, todavía quedan algunos aspectos por perfeccionar, como la mejora de los acabados de alto brillo, en los que hoy por hoy la aparición de piel de naranja es todavía considerable. Además, es necesario obtener nuevas formulaciones que permitan rebajar la temperatura de curado para poder aplicarlo sobre la madera y otros tipos de materiales derivados de la misma, aparte del MDF.

Los acabados lisos y de alto brillo son resultados de investigación que deben ahora adaptarse a los procesos industriales.

Si desea que AIDIMA amplíe esta información de interés para usted o cualquier otra relacionada con Símbolo Calidad no dude en contactarnos.

Pintura en polvo

Siendo una de las alternativas a los productos utilizados tradicionalmente para el recubrimiento del MDF, como las pinturas en base disolvente, papeles, melaminas o laminados, el sistema de recubrimiento en polvo para MDF es el más desconocido, y por ello, el que más dudas genera de cara a su posible implantación a nivel industrial. El Laboratorio de Pinturas y Barnices de AIDIMA está trabajando en proyectos para el desarrollo de productos y aplicaciones, así como realizando ensayos de certificación y adecuación al uso de recubrimientos en polvo.

La pintura en polvo es un acabado seco, con un contenido en sólidos del 100%, que no necesita disolverse o suspenderse en un medio líquido, sino que se suministra en forma de partículas finamente molturadas. Los recubrimientos en polvo se fabrican mezclando resinas, pigmentos, cargas y aditivos, todos ellos en polvo. La mezcla es sometida a un proceso que integra la extrusión, el escamado, la molienda y el tamizado, obteniéndose de este modo la pintura lista para su uso.

La toxicidad de estos productos es una cualidad muy destacada que permite el cumplimiento de emisión de compuestos orgánicos volátiles

• Ahorro de tiempo, materiales y de mano de obra, al no ser necesaria una preparación previa del sustrato.
• Gran flexibilidad de diseño de la pieza. Se pueden recubrir objetos 3D de geometría irregular.
• Posibilidad de tiradas cortas.

Desventajas

• Es difícil obtener acabados de calidad completamente lisos y de alto brillo.
• La estabilidad en el almacenaje de las pinturas en polvo necesita todavía ser perfeccionada.
• Hoy por hoy solo es aplicable sobre MDF pero no sobre madera maciza u otros materiales derivados de la misma porque la temperatura mínima de curado todavía está entre los 120 y 130ºC.
• Dificultad para obtener películas con espesores inferiores a las 25 micras.
• Tamaño de la pieza limitado por el tamaño del horno.

Se ha estado utilizando durante los últimos 35 años en el sector de acabados para metal y los avances realizados en esta tecnología en los últimos cinco años, han permi- tido su utilización en una gran variedad de sustratos, como los térmicamente sensibles, por ejemplo MDF y plástico, en los que era impensable su utilización hace unos pocos años, porque la aplicación estaba limitada a sustratos conductivos con superficies homogéneas y especialmente, por las altas temperaturas necesarias para el curado del polvo.

Ventajas

• Emisión prácticamente nula de VOC´s.
• Mayor seguridad en la manipulación y el almacena- miento.
• Sistema monocapa.
• Alta eficiencia de transferencia de producto, se puede reciclar hasta en un 95% el sobrante de la pulverización.
• Alta productividad, ciclos de curado muy rápidos.
• No tóxico, lo que supone una doble ventaja de salubridad para el operario y menores costes en la eliminación de residuos.
• Bajo consumo de energía.

Etapas de fusión y curado en los sistemas de curado térmico y curado UV

Tipos de productos. Proceso de aplicación y curado

Actualmente existen dos tipos de productos en polvo para el recubrimiento del MDF: los de baja temperatura de curado o curado térmico y los de curado UV. En ambos casos, las primeras etapas del proceso de acabado son iguales, pero se diferencian en las etapas de fusión y curado, como se aprecia en el gráfico.

Etapa 1.- precalentamiento del sustrato a temperaturas comprendidas entre 100 y 120º, para mejorar la conduc- tividad y pintabilidad del mismo. Este paso no siempre es necesario.

Etapa 2.- aplicación electroestática del producto. La aplicación se realiza por medio de pistolas efecto corona, carga de las partículas por un campo eléctrico, o por efecto tribo, carga por fricción de las partículas en un tubo de teflón. Las etapas 1 y 2 son comunes para los dos siguientes sistemas que se describen.

Sistemas de baja temperatura de curado

Etapa 3.- Fusión y curado del polvo aplicado en hornos de convección o por radiación IR. La reacción de polime- rización comienza inmediatamente, limitando la nivelación de la película fundida. Se requieren entre 15 y 25 minutos, a temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC, dependiendo del producto utilizado.

Sistemas de curado UV

Etapa 3.- Fusión del polvo aplicado, en hor nos de convección, por radiación IR o mediante sistemas com- binados convección – IR. Condiciones: 60-120 segundos en horno de IR (temperatura superficial entre 100-120ºC).

Etapa 4.- Curado por radiación UV. La reacción de polimerización no empieza hasta que la película fundida es irradiada con luz UV. Condiciones:2-4 minutos en túneles de curado UV., con dosis UV entre 1000 y 3500 mJ/ cm2.

La estabilidad en el almacenaje de las pinturas en polvo necesita todavía ser perfeccionada

Independientemente del sistema utilizado, para obtener un buen acabado es imprescindible evaluar todo el proceso en su conjunto y ajustar todos los componentes que intervienen en el proceso de acabado: soporte de MDF, producto en polvo, sistema de aplicación y hornos de curado.

Ventajas curado UV frente curado térmico

• Tiempos de curado más cortos lo que implica una mayor productividad y un menor consumo energético.
• Mayor variedad de acabados. La separación entre los pasos de fusión y curado favorece una mayor nivelación de la película y por lo tanto la posibilidad de obtener texturados más finos que con los productos de curado térmico donde no existe dicha separación.
• El ciclo de calentamiento es menos severo que con curado térmico por lo que la elección del tipo de MDF es menos crítica.
• Mejores resistencias químicas y mayor dureza.

Ventajas curado térmico frente a UV

• Se pueden aplicar espesores por encima de las 200mm, mientras que en los de curado UV, el espesor está limitado a 100-150mm.
• Se puede utilizar una gran gama de colores, mientras que en los de curado UV los amarillos o los colores con una gran proporción de amarillo dan problemas en el curado.
• Se pueden recubrir fácilmente objetos 3 con zonas más o menos ocultas.
• Recubrimientos más flexibles.
• Líneas de curado y formulaciones más económicas.

Sistemas híbridos

La combinación de sistemas polvo – agua es otra de las alter nativas si, por ejemplo, lo que queremos es conseguir un acabado liso de alto brillo. El proceso consistiría en la aplicación de un fondo lijable en polvo seguido de la aplicación del acabado con productos en base acuosa. La combinación de estas tecnologías permite minimizar las emisiones de VOC´s al mismo tiempo que se aumenta la productividad del proceso de recubrimiento al disminuir el número de capas necesarias, el coste energético y los residuos generados con respecto a los procesos de recubrimiento tradicionales.

Campos de aplicación

Las características aspectuales y prestaciones de las 15 formulaciones existentes hoy en día, como son los aca- bados con diferentes grados de texturado con buenas prestaciones químicas y mecánicas, además de su facilidad de aplicación sobre piezas con geometrías irregulares, ha hecho que estos productos se estén utilizando en la fabricación de mobiliario auxiliar para Hi-Fi y TV, de oficina, hostelería, juvenil e infantil, y de cocina y baño, así como en el recubrimiento de expositores, además de en algunos elementos utilizados en el sector de la construcción, con fines decorativos, como paneles para el revestimientos de paredes y techos.

Estado actual de las investigaciones

Los importantes avances realizados en esta tecnología en los últimos años han permitido implantar este tipo de recubrimientos en diferentes campos del sector ma- dera-mueble, pero son varios los aspectos que necesitan todavía perfeccionarse para su plena implantación en dicho sector.

Las investigaciones actuales se centran en mejorar los acabados lisos y de alto brillo, en los que hoy por hoy la aparición de piel de naranja es todavía considerable, además es necesario obtener nuevas formulaciones que permitan rebajar la temperatura de curado para poder aplicarlo sobre madera y otros tipos de materiales deri- vados de la misma a parte del MDF.

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Proyecto Woodrub: nuevas oportunidades a partir de materiales compuestos de madera y caucho reciclados

Recientemente se celebró la primera reunión oficial del proyecto LIFE+ WoodRub coordinado por AIDIMA en el que participan 5 países con un total de 9 socios, entre ellos la empresa española Acciona.

El objetivo de este ambicioso proyecto es dar una solución innovadora a los gestores de residuos de madera y de caucho, procedente de neumáticos, que alargue el ciclo de vida de sus productos y generar un nuevo producto respetuoso con el medio ambiente con el que sustituir otros materiales no sostenibles usados por entidades públicas y privadas de la construcción.

El proyecto que cuenta con un presupuesto de 1,8 millones de euros está financiado al 50% por el Programa LIFE Medio Ambiente y tiene una duración de 36 meses. Entre los socios participantes se encuentran universidades como Brunel University (Reino Unido) y Universidad de Tesalónica (Grecia), centros tecnológicos como AIDIMA y COSMOB (Italia), y grandes y pequeñas empresas como Acciona, SONAE (Alemania) y Keridis (Grecia) y Enjily International Ltd (Reino Unido).

Almacenamiento de CO2

La unión entre los restos de madera y el caucho se realizará mediante procesos térmicos tras el previo acondicionamiento de los residuos teniendo como principal valor la eficiencia ecológica en comparación con los materiales de construcción convencionales. La finalidad es obtener materiales con buenas propiedades aislantes térmicas y acústicas que permitan sustituir otros materiales utilizados tradicionalmente tanto en la construcción residencial como en construcción civil.

La mayor cantidad de madera recuperada para reciclaje permite alargar el ciclo de vida de los residuos, y por tanto del carbono fijado en ellos, contribuyendo así a disminuir el efecto invernadero, a través de una materia prima, la madera, que tiene uno de los ciclos de vida más largos. De hecho, el proyecto establece un riguroso análisis del ciclo de vida del compuesto resultante de la simbiosis madera-caucho para lograr un correcto equilibrio entre el impacto ambiental y el coste del producto resultante.

Por otro lado, el volumen creciente de neumáticos desechados es uno de los problemas de más compleja solución, y este tipo de reutilización de residuos contribuye de manera decisiva a evitar la eliminación de emisiones potencialmente dañinas, como los hidrocarburos policíclicos, el benceno, o el fenol, entre otros, y alivian el alto coste que supone su eliminación.

Los beneficios del proyecto también vienen de la mano de proporcionar a los gestores de los residuos nuevas alternativas para estos productos en su última fase de vida, y fomentar, del mismo modo, el encuentro de estas dos industrias para promover su relación y facilitar la fabricación de estos materiales innovadores de madera y caucho.

De otra parte, tanto las administraciones públicas como la iniciativa privada dispondrán de nuevas soluciones para ejecutar los proyectos en base a estos nuevos materiales que contribuyen de forma significativa a solucionar problemas de residuos y cumplir las directivas europeas en la materia, especialmente en las regiones participantes.

Victoria Lerma
Dpto. Tecnología y Biotecnología de la Madera

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Biodegradabilidad de diferentes tableros utilizados en la fabricación de mobiliario

La preocupación por el Medio Ambiente es un hecho que se observa a todos los niveles de la sociedad (administrativo, docente, familiar, etc).

La contaminación producida por la acción del hombre en este planeta ha llegado a niveles insostenibles, y desde la sociedad, se demandan soluciones para disminuir el impacto de la vida del hombre en el planeta (lo que se conoce con el nombre de “huella ecológica”).

Desde el punto de vista productivo se debe intentar modificar los productos, sus propiedades, con el objetivo de mejorar la reciclabilidad y biodegradabilidad de éstos cuando lleguen al final de su vida útil.

Aunque en principio se pueda pensar que la madera maciza es biodegradable, en el proceso de fabricación de estos tableros se utilizan colas basadas en el formaldehído (urea-formaldehído, fenol-formaldehído o melamina-formaldehído) que confieren al tablero cierta toxicidad debido al contenido en formaldehído libre que éstos contengan.

A finales del siglo pasado se empezaron a desarrollar materiales caracterizados por su facilidad para degradarse una vez finalizada su vida útil. Este desarrollo se llevó a cabo principalmente, en materiales fabricados a partir de polímeros (plásticos), los cuales eran sensibles a la radiación solar (foto-degradables) o se fabricaban con moléculas con alto valor nutritivo para los microorganismos (bio-degradables).

En la actualidad, este campo se abre para multitud de materiales, aunque los más estudiados siguen siendo los materiales plásticos, los cuales han desarrollado multitud de normas internacionales para aplicar ensayos de biodegradabilidad.

En 2010, en los laboratorios de AIDIMA, se inició un proyecto con el objetivo de investigar la biodegradabilidad de los principales tableros derivados de la madera (tableros contrachapados, tableros de partículas y tableros de densidad media).

Muestras de tableros derivados de la madera. Izquierda: tablero DMF; derecha: tablero contrachapado

Estos tableros poseen diferentes características físico químicas que permiten su utilización en diferentes aplicaciones en el proceso de fabricación de mobiliario de madera. En los tres tipos de tableros mencionados se utilizan partículas de madera o chapas de madera con determinadas colas (principalmente urea-formaldehído o fenol-formaldehído), que en ocasiones inhiben la biodegradabilidad de los tableros debido al contenido en formaldehído (agente antiséptico y tóxico para los microorganismos).

Las posibles mejoras que aumenten su biodegradabilidad, sin perjudicar la durabilidad y prestaciones de los tableros, pueden llevar al fabricante a obtener un producto más respetuoso con el medio ambiente, más sostenible y con una fuerte herramienta de marketing frente a sus competidores.

Además, la biodegradabilidad es uno de los parámetros que se encuentra en estudio para la obtención de la eco-etiqueta en mobiliario, en concreto el reciclado y la eliminación.

Para mayor información (y en su caso, realización de estudios de productos o materias primas), pueden ponerse en contacto con el Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente de AIDIMA.

Francisco Blasco
Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente

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Mopasa renueva el Simbolo Calidad y apuesta por la pintura sin plomo

Otro aspecto  importante para ayudar a su desaparición parte del conocimiento y actitud del usuario a la hora de la selección de los colores de los objetos a pintar. Evitar naranjas y amarillos intensos, adaptándose a otras tonalidades, supone importantes beneficios económicos y medioambientales.

Investigación de nuevos recubrimientos mediante nanoaditivos

Las propiedades conferidas por los nanocompuestos abren un mundo de posibilidades innovadoras capaces de ser empleadas en numerosos ámbitos. Actualmente, en el caso de la producción de materiales para mobiliario y construcción, y con especial atención a los barnices y recubrimientos, no existen empresas en España que desarrollen el potencial de estas nanopartículas para solventar los diferentes problemas que presentan sus productos.

Entre estos problemas cabe destacar, los inevitables deterioros mecánicos a los que se ven sometidos los recubrimientos durante la utilización de los sustratos que recubren, que son en gran parte responsables de la disminución de la vida media del producto. Estos factores producen pérdidas económicas anuales destinadas a mantener e incluso reemplazar el recubrimiento o el producto en sí.

En este sentido, AIDIMA, como centro coordinador, desarrolla un proyecto financiado por el IMPIVA y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, junto con los institutos ITC, AIDICO y AIDO. En dicho proyecto, iniciado en 2010 y que tiene una duración prevista de dos años, se estudian pormenorizadamente los efectos de la adición de nanocompuestos a los barnices y recubrimientos más empleados del sector del mueble y el hábitat, con el objeto de conferirles elevadas prestaciones mecánicas, mejorando la calidad del producto y ampliando los usos actuales de los productos recubiertos.

Dicho proyecto se titula:” Investigación de nuevas formulaciones de recubrimientos con elevadas prestaciones mecánicas, mediante la utilización de nanoaditivos.” y consta de las siguientes grandes fases de actuación:

• Recopilación y búsqueda de información relativa a los nanoaditivos con propiedades de resistencia mecánica, analizando sus características y potencialidades.
• Determinación y estudio de las nanopartículas adquiridas.
• Formulación, aplicación y caracterización de los barnices aditivados con las nanopartículas adquiridas que mejores características presenten.
• Optimización de las formulaciones realizadas.

Imagen de AFM del barniz aplicado sobre soporte sin y con nanopartículas

Durante el primer año del proyecto se han realizado extensas recopilaciones bibliográficas, de manera que basándose en los datos obtenidos, se han adquirido y formulado los nanocompuestos y recubrimientos más adecuados. Durante este último año, se van a aplicar y caracterizar los barnices aditivados obtenidos y se optimizarán las formulaciones más exitosas, con el fin de mejorar al máximo sus prestaciones mecánicas.

Alicia Marco Aleixandre
Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente

Tecnología no destructiva para evaluar el estado de salud interna de árboles singulares o monumentales – Arbotom

AIDIMA ha desarrollado en los últimos años una tecnología no destructiva para evaluar el estado de salud interna de árboles singulares o monumentales. El Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera de AIDIMA Instituto Tecnológico de la Madera, Mueble, Embalaje y Afines ofrece así un nuevo servicio de evaluación no destructiva de la calidad de la madera en pie, basado en un sistema de tomografía arbórea (ARBOTOM). Es un sistema no destructivo, ya que solamente se introducen en la corteza del árbol unos sensores que no dañan al árbol. La tecnología altamente innovadora permite visualizar el estado de salud interno de la madera (véase la figura siguiente, que muestra un árbol ornamental atacado por un hongo de pudrición parda).

El servicio de evaluación no destructiva que ofrece como objetivo la evaluación de la calidad en árboles singulares, bien ornamentales o de carácter monumental. AIDIMA usa ARBOTOM para evaluar la calidad estructural de árboles singulares en bosques, plantaciones, parques y jardines, lo cual es importante para la preservación del patrimonio ecológico e histórico y para la seguridad ciudadana.

Usando este sistema, se pueden diagnosticar y localizar grietas, huecos de podredumbre o zonas dañadas en el interior de los árboles y pronosticar si un árbol o parte de él puede partir o caer (por una ráfaga de viento, por ejemplo). Este diagnóstico previo posibilita aplicar medidas preventivas (como cirugía arbórea) para garantizar la salud del árbol y poder así monitorear el estado del árbol con el paso del tiempo.

Si desea ampliar información sobre este servicio no dude en contactar con nosotros.
Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera de AIDIMA.

Biodegradabilidad de tableros derivados de la madera

IMPIVA comunicó hace algún tiempo la continuación del proyecto “Investigación de la biodegradabilidad de los principales tableros derivados de la madera: contrachapados, de partículas y de densidad media”, con la referencia IMDEEA2011/131.

En principio, se supone una biodegradabilidad intrínseca a materiales derivados de la madera, pero debido a la procedencia de la madera reciclada y las materias primas utilizadas en su fabricación, la biodegradabilidad puede ser menor de la esperada.

En 2010, tras el estudio de toda la documentación obtenida sobre la biodegradabilidad de materiales (sobre todo de materiales plásticos), se han escogido varias normas internacionales, que por su principio en la determinación de la biodegradabilidad, pueden ser aplicables a la biodegradabilidad de los materiales objeto de esta investigación.

En concreto, se han escogido las siguientes normas para la realización de la biodegradabilidad en tableros derivados de la madera:

ISO 14855-2. Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials under controlled composting confitions. Method by analysis of evolved carbon dioxide. Part 2.- Gravimetric measurement of carbon dioxide in a laboratory – scale test.

ISO 14651. Determination os the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials in an aqueous medium. Method by measuring the oxygen demand in a closed respirometer.

En el año 2010 ya se comenzaron a aplicar parte de estos protocolos de ensayo, con ligeras modificaciones para aplicar la norma a materiales derivados de la madera.

De los ensayos realizados hasta el momento, uno de los problemas que mayores dificultades plantea es el conocimiento de la composición química de los tableros, que pueda facilitar una buena aproximación al cálculo de la biodegradabilidad teórica. Para solucionarlo, se han propuesto diferentes alternativas que serán revisadas a lo largo de 2011.

Por último, y debido a la duración de cada uno de los ensayos (que puede ser de hasta seis meses), en 2011 se continuará con los ensayos de biodegradabilidad con el objetivo de estudiar la influencia de varios parámetros (tipo de madera utilizada para fabricar el tablero, tipos de colas utilizadas, tiempo de fabricación, etc.) en el valor final de este parámetro.

Francisco Blasco
Departamento de Materiales y Medio Ambiente, AIDIMA

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La madera de cerezo

La madera de cerezo procede del Centro y Sur de Europa y el Oeste de Asia. El árbol pertenece a la familia de las rosáceas y al género prunus, como el almendro y el melocotonero, y crecen de forma espontánea en los bosques templados de Europa, hasta los 63º de Escandinavia. Posee una albura rosada relativamente pálida, fibra recta, duramen rosado a rojo y un grano fino o muy fino.

Entre sus propiedades mecánicas podemos resaltar su resistencia a la flexión estática, 83-110 N/mm2; módulo de elasticidad de 9.500-11.000 N/mm2; y una resistencia a la compresión de 44-55 N/mm2. Por otro lado, presenta una densidad (12%) de 0,61.. 0,62.. 0,63 g/cm3 y un coeficiente de contracción volumétrico al 0,45%, estable.

A la hora de trabajar esta madera, hemos de tener en cuenta las siguientes propiedades: de secado fácil si se hace lento, durabilidad relativamente baja, albura impregnable, duramen no impregnable, de aserrado fácil si éste se hace lento, y un cepillado sin problemas. Presenta facilidad al clavado y el atornillado, si bien es cierto que muestra algunas dificultades en el encolado si éste se hace con colas ácidas en caliente.

Sus aplicaciones más frecuentes son los muebles y ebanistería fina de interior, con especial inclinación a los trabajos de talla, torneados y muebles curvados. También se utiliza con cierta profusión en carpintería de huecos y revestimientos de interior: puertas, tarimas, frisos y molduras, chapas decorativas…

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Ventajas medioambientales del uso de la madera en revestimentos

El uso de la madera para revestimientos en interior y exterior presenta múltiples ventajas ecológicas frente a otros materiales:

1) Material renovable
Es un recurso forestal renovable cuyo aprovechamiento sostenible y posterior procesado no perjudica al medio ambiente.

2) Ahorro energético
No hay que invertir energía para producirla, pues los árboles utilizan energía solar para su desarrollo. Por ejemplo, el consumo de energía para transformar una tonelada de madera (430 KWh) es muy inferior al de una tonelada de aluminio (17.000 KWh).

3) Cambio climático
La madera actúa como sumidero de carbono y contribuye por tanto a mitigar el cambio climático. Se calcula que cada metro cúbico de madera corresponde a un ahorro de 2 toneladas de CO2 (0,9 toneladas correspondientes a almacenamiento de CO2 atmosférico, y 1,1 toneladas correspondientes a CO2 que no ha tenido que emitirse a la atmósfera para fabricar el producto final y no utilizar un material como hormigón, aluminio o PVC).

4) Impacto ambiental
La madera es un material de construcción con un impacto ambiental bajo, mientras que los otros materiales utilizados en revestimientos lo tienen medio (PVC, cerámica, gres, hormigón, acero) o alto (aluminio). El impacto ambiental se calcula teniendo en cuenta la influencia de cada material en aspectos como el efecto invernadero, la acidificación, la contaminación atmosférica, la capa de ozono, los metales pesados, el consumo de energía y los residuos sólidos generados. Ningún otro material puede competir con la madera.

5) Material reciclable
En España el porcentaje de madera cuya vida útil termina y es recuperada e integrada nuevamente en la cadena de producción es muy elevado, alrededor del 70%, lo cual no sucede con otros materiales utilizados en revestimientos.

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Uso de la madera en pavimentos

La madera es un material considerado idóneo para la pavimentación. Los suelos de madera tienen una elevada implantación actualmente, en especial en el sector residencial, y se comercializan en una gran variedad de especies y formatos. Los suelos de madera aportan confort, belleza, elegancia y calidez. Difícilmente otro producto usado para pavimentar puede igualar a la madera.

La avanzada tecnología que se utiliza hoy día en la elaboración de tarimas y parqués ha eliminado en su casi totalidad los supuestos defectos que se achacaba anteriormente a estos pavimentos (desgaste, ataques de insectos, inestabilidad dimensional), que actualmente garantizan las mejores condiciones de diseño, durabilidad, aislamiento tanto térmico como acústico y de prestación de servicio. Además, no debe olvidarse la posibilidad de un montaje rápido y limpio de las piezas que componen el pavimento debido a su prefabricación.

Ventajas técnicas del uso de la madera en pavimentos frente a otros materiales

La madera presenta numerosas prestaciones técnicas en cuanto a material para ser utilizado en pavimentos:

1. Buen aislamiento térmico debido a su baja conductividad térmica, lo cual se traduce en ahorro energético.
2. Capacidad calorífica alta. Por tanto, la sensación térmica al tacto con el pie descalzo es mucho mejor que en el caso de otros materiales.
3. Rechaza el polvo y la suciedad en mayor proporción que casi todos los restantes materiales que suelen utilizarse como revestimiento del suelo.
4. Es un material noble por excelencia. Su sola presencia enriquece estéticamente elambiente donde se haya instalado y eleva la calidad de la decoración aplicada.
5. El colorido natural de la madera comprende una amplia gama de tonos cálidos, colores que combinan perfectamente, por similitud o por contraste, con el resto de colores que imperen en la estancia.
6. Sus propiedades acústicas lo convierten en un blando amortiguador de los sonidos.
7. Los costes de calidad en fabricación, la prefabricación de perfiles tecnificados, los productos de acabado y las técnicas de aplicación hacen posible hoy mantener el aspecto y la resistencia de los pavimentos de madera durante largos períodos de tiempo.
8. En caso de incendio la madera presenta una excelente resistencia al fuego porque la velocidad de propagación de la llama es muy baja. Por ejemplo, un elemento de madera de espesor superior a 2,5 cm arde sin perder su resistencia durante un tiempo que oscila entre 60 y 120 minutos, dependiendo de la especie utilizada. Además, la madera puede tratarse con barnices o sustancias para mejorar sus propiedades ignífugas, e incluso, la colocación adecuada de la misma puede influir en la menor propagación del fuego.

Todas las ventajas expuestas muestran las propiedades que la madera aporta como material constructivo para la pavimentación de suelos y explica a las claras las razones fundamentales de su fuerte índice de implantación en este segmento de la actividad inmobiliaria.

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El papel laminado ya es reciclable

El trabajo de un científico de origen tailandés ha hecho posible el desarrollo de un método pionero para reciclar, a través de una mezcla de encimas naturales, casi todos los tipos conocidos de papel laminado del mercado, que hasta ahora era imposible de reutilizar.

El método consiste, en una primera fase, en la destrucción de la capa resistente al agua de la superficie para, en una segunda fase, acabar con el adhesivo que une el plástico al papel, para separar ambos materiales sin dañarlos o ensuciarlos. Todo el proceso dura aproximadamente un par de minutos. Las enzimas dejan así por un lado la pulpa de celulosa y por otro el plástico limpio.

La empresa FlexoResearch ha sido elegida una de las diez más prometedoras en 2011 por la revista “Time” gracias a este importante avance. Tal y como asegura Paijit Sangchai, el investigador que ha liderado el proyecto, “nosotros carecemos de la tecnología necesaria para incinerar de manera segura el papel laminado como ocurre en Estados Unidos, por ejemplo. Tampoco es conveniente deshacerse de él enterrándolo bajo el suelo”. El laboratorio en el que trabaja Sangchai y en el que se ha llevado a cabo el descubrimiento, está situado en el vasto campus universitario de Thammasat al norte de Bangkok. Separar una tonelada de pulpa con enzimas cuesta 48.000 dólares, un 87% menos que producir la misma cantidad de acetato de polivinilo, la sustancia química con que habitualmente se elaboran objetos cotidianos como cartones de leche, paquetes de cigarrillos y todo tipo de envoltorios y pegatinas. El ahorro es clave para países pobres o en vías de desarrollo como Tailandia, que, además, verían reducidos los efectos de la polución que genera la quema del material.

Desarrollo e implantación de un sistema de trazabilidad en la fabricación de envases hortofrutícolas

Hoy en día el control y gestión de la trazabilidad de los productos que fabrica / comercializa una empresa se ha convertido en una necesidad debido a la cada vez mayor presión que ejercen clientes y consumidores, demandando información transparente de la procedencia de los productos.

En el caso de empresas ligadas al sector alimentario esta necesidad se ve incrementada por imperativos legales como el reglamento (CE) Nº 1935/2004 del parlamento europeo y del consejo, de 27 de octubre de 2004, sobre los materiales y objetos destinados a entrar en contacto con alimentos, que en su artículo 17 especifica, entre otras disposiciones, que “la trazabilidad de los materiales y objetos deberá estar garantizada en todas las etapas para facilitar el control, la retirada de los productos defectuosos, la información de los consumidores y la atribución de responsabilidades”.

Este es el caso del sector de fabricación de envases de madera para uso hortofrutícola, ya que el producto que se fabrica y comercializa entra en contacto directo con productos frescos como frutas y pescado.

En este sector la planificación, programación y control del flujo de materiales a lo largo de la cadena de suministro se hace bastante complicado, ya que se reciben pedidos de cliente constantemente, solicitando plazos de entrega urgente (plazo de horas, dada la cercanía geográfica del fabricante de envases a sus clientes). Con cada pedido de cliente se inicia el ciclo de fabricación modificando las cargas de trabajo de las líneas de producción, aprovisionando a las mismas de los materiales necesarios desde el almacén de materias primas, y una vez fabricado el pedido, en muchas ocasiones, sirviéndolo directamente sin pasar por el almacén de producto acabado ni unas pocas horas. Se trata de un tipo de fabricación contra pedido, bajo una filosofía just in time en la relación existente entre el fabricante de envase de madera hortofrutícola y sus clientes.

Esta forma de operar hace muy complicada la adopción de sistemas estandarizados para el registro de información asociada a las operaciones productivas y logísticas que realizan las empresas del sector.

Con el objetivo solventar dicha problemática, siete empresas asociadas a FEDEMCO (Federación Española del Envase de Madera y sus Componentes) han participado en un proyecto ejecutado por AIDIMA (Instituto Tecnológico del Mueble, Madera, Embalaje y Afines) destinado a desarrollar e implantar un sistema de trazabilidad adaptado a las necesidades del sector.

El proyecto se estructuró en diversas fases de trabajo que se resumen a continuación:

1. Recopilación inicial de información de la cadena de suministro de las empresas participantes. En las propias instalaciones de los fabricantes, se realizó una recopilación de información tanto del flujo de materiales como de su información asociada en la cadena de suministro, con el objetivo de detectar la información clave a gestionar.
2. Propuesta conceptual del sistema de trazabilidad. En base a la información de la etapa anterior, se conceptualizaron las propuestas iniciales del sistema de trazabilidad.
3. Definición inicial de documentación de soporte del sistema de trazabilidad. Documentación de los procedimientos y registros del sistema.
4. Discusión con la empresa (directivos y operarios) de la validez de las propuestas realizadas. Las propuestas conceptuales se debatieron en una primera fase con el nivel directivo de la empresa. Una vez consensuadas las propuestas del sistema de trazabilidad, estas se llevaron en una segunda fase de discusión con el nivel operativo de la compañía (operarios de producción, almacén, etc.), necesarios para el correcto funcionamiento del sistema.
5. Redefinición de la documentación propuesta, adaptándola a las necesidades concretas de cada empresa participante en el proyecto. En base al fed-back recibido en la etapa anterior se redefinieron partes del sistema de trazabilidad según las necesidades mostradas por cada empresa en particular.
6. Puesta en marcha del sistema. El sistema se implantó progresivamente en la empresa, hasta que fue asumido en todos los niveles de la empresa. Como paso previo a la implantación de procedimientos y registros en planta, se utilizó la metodología de las 5 eses para aportar el orden y organización necesario en el entorno de trabajo. Se realizaron diversas sesiones de seguimiento para validar la correcta implantación del sistema.

La presente metodología ha sido empleada para la definición e implantación del sistema en siete pymes del sector de la Comunidad Valenciana. A continuación se resaltan algunas conclusiones y aspectos considerados como clave por el equipo de proyecto de AIDIMA encargado de la ejecución del proyecto, para la implantación exitosa de un sistema de trazabilidad en el sector.

• Necesidad de un conocimiento profundo de las operaciones productivas de la empresa así como de los flujos de materiales e información asociada.
• Necesidad de implicación y motivación del personal operativo de las líneas de producción y almacén.
• Necesidad de adaptar el sistema de trazabilidad a las necesidades particulares de cada empresa.
• La metodología de las 5 eses se ha revelado como una herramienta útil para modificar el entorno de trabajo, de modo que se facilite la incorporación de procedimientos y registros necesarios para implantar un sistema de trazabilidad adaptado a las necesidades del sector.

Juan Del Agua Navarro.
Departamento de Embalaje y Transporte de mercancías de AIDIMA

Miguel Ángel Nadal Martínez.
Departamento de Formación y desarrollo de RR.HH de AIDIMA

Arquitectura orgánica con madera: Nuevas oportunidades para el sector

AIDIMA desarrolla nuevos sistemas constructivos basados en madera técnica que reproducen estructuras con formas libres y curvas, inspiradas en la naturaleza.

Dentro del proyecto IMPIVA “DESARROLLO DE SISTEMAS CONSTRUCTIVOS MIXTOS DE MADERA LAMINADA Y VIDRIO PARA ESTRUCTURAS LIGERAS DE CUBIERTA”, AIDIMA está desarrollando sistemas constructivos y estructurales mixtos de madera laminada encolada y vidrio laminado con chapa de madera para ser utilizados en estructuras ligeras de cubierta. El proyecto potenciará en la Comunidad Valenciana la construcción sostenible basada en madera. Además, permitirá que las empresas valencianas conozcan nuevas técnicas para fabricar y montar estructuras de madera con formas orgánicas, a fin de establecer nuevas líneas de negocio y adelantarse a las necesidades de los arquitectos y de sus clientes.

Estos sistemas constructivos permitirán la ejecución de estructuras orgánicas, que simulan formas naturales. Por tanto, no siguen las reglas cartesianas del espacio ni la verticalidad propia de la gravedad terrestre. La naturaleza, como optimizadora de recursos, es la que mejor enseña a construir estructuras orgánicas. La aplicación de soluciones biológicas a la técnica de los sistemas de arquitectura e ingeniería (biónica) permite aprovechar en nuestro beneficio millones de años de evolución y selección natural. Numerosos seres vivos han desarrollado estructuras ultraligeras de gran resistencia. Inspirándose en ellos y en formas naturales, la arquitectura orgánica promueve la armonía entre el hábitat humano y el mundo natural.

La madera, como principal material estructural que ofrece la naturaleza, ha sido aprovechada por el hombre desde el principio de su evolución. Posee una estructura totalmente optimizada donde diferentes polímeros (celulosa y lignina) se complementan entre sí formando una matriz de células y paredes celulares que permiten una gran resistencia con un bajo peso. De todos los materiales naturales, la madera posee las mejores características para el uso estructural. El factor de resistencia en relación a su peso es superior al de los materiales convencionales, como el acero y el hormigón. Su comportamiento en caso de incendio es seguro y predecible, y superior al que ofrece cualquier otro material estructural en igualdad de condiciones.

Basándose en los principios biónicos, en el proyecto se busca el aprovechamiento de la madera como material estructural ligero para todo tipo de estructuras complejas que simulen formas naturales. En el caso de estas estructuras, la madera presenta ventajas económicas y de montaje frente a materiales más convencionales en la arquitectura española (acero, hormigón).

En el proyecto se está creando una metodología técnica que abarca desde el diseño de estructuras orgánicas de madera hasta la ejecución, pasando por el cálculo estructural, el dimensionado, la resolución de los nudos, la integración estructural de la madera y el vidrio y la fabricación estandarizada. Se persigue que esas estructuras resulten superiores desde el punto de vista económico y de velocidad de ejecución a estructuras similares ejecutadas en acero u hormigón.

El proyecto está coordinado y dirigido técnicamente por Miguel Ángel Abián, Responsable del Departamento de Tecnología y Biotecnología de la Madera, y del Área de Construcción de Madera. Junto al Dr.Ingeniero de Montes, José Vicente Oliver, es premio Schweighofer de investigación de la madera en el año 2009. Además, se ha contado con un nutrido equipo de expertos que incluye ingenieros, arquitectos técnicos y arquitectos superiores. Hasta el momento, la empresa valenciana RISAL WOOD, especializada en estructuras de madera, ha colaborado y se ha implicado en el proyecto, y también se ha contado con la colaboración de empresas europeas de vanguardia en el ramo de de la construcción de madera, como Rotho Blaas, Dietrichs, Hundegger, etc.

Miguel Ángel Abián
Departamento de Tecnología y Biotecnología de la Madera

En el número 13 de la revista SPAIN CONTRACT se ha publicado un artículo sobre el proyecto y la arquitectura orgánica, que puede descargarse aquí. En cualquier caso, El equipo científico y técnico de AIDIMA puede ampliar información sobre este o cualquier tema que usted desee conocer. No dude en contactarnos.

Proyecto financiado por los Fondos Estructurales, a través del Programa Operativo FEDER de la Comunidad Valenciana 2007-2013
Organismos colaboradores: Instituto de la Mediana y Pequeña Empresa Valenciana IMPIVA | Instituto Tecnológico del Mueble, Madera, Embalaje y Afines AIDIMA | Red de Institutos Tecnológicos REDIT