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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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.

Pinturas y Barnices

El reto medioambiental ha estimulado la aparición de importantes novedades. A la carrera hacia el éxito de los productos al agua en recubrimientos, la maduración de la tecnología de productos al polvo para reducir temperatura y obtener alto brillo, se une al proceso de Hot Coating para recubrir tiras de madera.

AIDIMA está trabajando en medidas preventivas en medio ambiente, I+D para la prevención en origen de los impactos ambientales en el sector del mueble, especialmente en la prevención en origen de Compuestos Orgánicos Volátiles  (COVs) mediante cambios en la formulación de pinturas y barnices empleando disolventes alternativos.

Trabaja en el desarrollo de nuevas pinturas y barnices en polvo para el acabado de madera maciza y materiales derivados de la misma. La finalidad es aumentar la versatilidad de una tecnología ampliamente instaurada en otros sectores, por ejemplo en el acabado de metales, por las grandes ventajas económicas reaumento de la productividad y medioambientales asociadas.

Las pinturas en polvo con un contenido en sólidos del 100%, el cual no necesita disolverse o suspenderse en medio líquido sino que se suministra en forma de partículas, es uno de los campos de investigación en este sector.

Las tecnologías alternativas para reemplazar a las utilizadas tradicionalmente y que han experimentado un notable crecimiento son: Productos de alto contenido en sólidos en base disolvente, los sistemas en base agua (productos monocomponentes, bicomponentes y de curado UV), los sistemas en base disolvente de curado UV y la pintura en polvo, ya sea de curado térmico o de curado UV.

A partir de estas tecnologías las empresas han desarrollado barnices con diversos efectos; efecto pizarra, efecto magnético, soft-feel efecto goma que confieren un aspecto estético único en su género y barnices antibacterias, este producto bicomponente al agua contiene agentes antimicrobianos encapsulados que ayudan a mantener/ofrecer ambientes más higiénicos en cocinas, muebles infantiles, hoteles,..etc.

Decorados de superficie

En los últimos años se han perfeccionado de tal modo, que los decorados de superficies y de cantos que ofrecen imitaciones caso perfectas de los más variados tipos de madera y piedra. Los nuevos procesos de ennoblecimiento de superficies permiten también reproducir a la perfección el tacto de tales materiales.

Presentan magníficos efectos que recrean la naturaleza, veteados de madera, reproducciones de piedra de tacto agradable, estructuras de piel realistas, etc.. En los decorados de superficies el proceso de impresión digital se integra en los sistemas de producción. Para ello, ha sido necesario encontrar una solución que garantice el cumplimiento de los elevados requisitos de calidad de la imagen impresa y de las características del material y que asegure al mismo tiempo en la reproducción de los colores.

Cantos. El canto da el toque final al mueble y le confiere personalidad, cobrando cada vez más importancia. Es un elemento creativo independiente que ofrece excelentes posibilidades.

Actualmente presentan una estética de materiales fríos como el metal y el vidrio. También los efectos 3D o las estructuras grabadas de maderas, dan personalidad al mueble actual y le confieren un carácter inconfundible.

La eficiencia energética

La innovación como protector ecológico.

El coste energético no solo depende del rendimiento y calidad del proceso productivo, sino también de la cantidad de energía que se desgasta o pierde durante la producción. La nueva normativa en vigor refleja los atributos de sostenibilidad que obliga a que futuras viviendas consuman menos energía y produzcan en parte energía para su autoconsumo.

Edificio EcoComercial

Como ejemplo de ecoeficiencia energética, se ha desarrollado el edificio EcoComercial, el primer edificio que se adapta al clima, esta situado en el Centro de Innovación de Noida cerca de nueva Delhi, en India, Ejemplo de una construcción con cero emisiones

“Es mejor adaptar un edificio al clima, que un clima a un edificio”.

Bayer Material Science reunió los mejores materiales, sistemas y tecnologías con el fin de construir un edificio que se  ajusta a las condiciones climáticas dependientes del lugar del planeta en el que se encuentre. El diseño del edificio tiene en cuenta tanto las condiciones climáticas locales como la infrastuctura del edificio, contando con alrededor de 600 m2 de módulos solares sobre el techo, permitiendo así operar en su interior sin suministro eléctrico.

AIDIMA ha realizado varios seminarios informativos sobre Eficiencia Energética para adquirir una visión global de los aspectos energéticos medioambientales y conocer las normativas europeas como el protocolo de Kyoto, así como los objetivos de ahorro comunitarios del año 2020, el plan de eficiencia energética en España, aprender a manejar los indicadores energéticos para mejorar el rendimiento industrial, etc..

Determinación de COV’s en procesos de acabado utilizando diferentes productos

En el proceso de fabricación de mobiliario existen varias etapas que contribuyen de manera significativa a la contaminación del medio ambiente. Sin lugar a dudas, la etapa de acabado del mueble es la que produce mayor impacto ambienta.

En esta etapa de acabado, se generan la mayor cantidad de residuos sólidos peligrosos de la empresa (envases de pinturas, disolventes, lodos de la depuración de las aguas residuales de la empresa, etc). También se genera una parte importante de las aguas industriales de la empresa (agua de la cabina de pintura) y por último, es la etapa en la que se producen las emisiones más significativas de Compuestos Orgánicos Volátiles, en adelante COV’S provenientes de los disolventes orgánicos que forman parte de la formulación de los productos utilizados en esta etapa (pinturas, barnices, tintes, etc).

Para comparar las emisiones de COV’S al utiliza diferentes productos comerciales, en las instalaciones de AIDIMA, se ha aplicado distintos barnices y se han registrado sus emisiones con un analizador de carbono orgánico total (TOC, de las siglas en inglés).

Los productos que se han aplicado son los siguientes:

A continuación se muestran las emisiones de carbono orgánico total registradas para cada producto:

En la primera figura de la derecha (donde se ha aplicado un producto poliuretánico ajustado con un disolvente orgánico convencional, se observan que las emisiones no suelen sobrepasar los 100 mg C B/ N m3. Si se compara esta figura con la figura 2, donde se ha aplicado un producto nitrocelulósico ajustado con un disolvente orgánico convencional, se observa que estas emisiones son ligeramente superiores a las observadas cuando se aplica un producto poliuretánico en ba base disolvente orgánico. Este hecho se debe fundamentalmente a que los productos nitrocelulósicos tienen un contenido en sólidos bajo y por tanto más disolventes orgánicos en su formulación que el poliuretánico, aún después de alcanzar ambas formulaciones la viscosidad adecuada (mayor emisión de COV’S en el proceso de acabado tal y como refleja la figura 2). En los productos poliuretánicos el contenido en sólidos es mayor y el contenido en disolventes orgánicos es menos (menos emisión de COV’S tal y como refleja la figura 1).

Sin embargo, donde se utiliza un producto en base agua, se observa claramente que en éste último, las emisiones son mucho menores. En un proceso de acabado cuyas materias primas son productos en base agua, las emisiones de COV’S son muy bajas comparadas con los dos procesos anteriores. Los valores encontrados no suelen alcanzar los 20 mg C/N m3.

Por tanto, los barnices al agua son un gran avance para poder cumplir con la legislación ambiental relativa a la emisión de COV.

Las empresas que sigan utilizando productos al disolvente, deberán invertir en un sistema capaz de eliminar los COV’S de las emisiones a la atmósfera para cumplir con las legislaciones (comunitarias, estatales y autonómicas).

Desde AIDIMA podemos realizar un asesoramiento técnico a las empresas para ayudarles a decidir qué opción se adapta mejor a su situación particular. Para ello pueden contactar con el Departamento de Materiales y medio Ambiente.

Francisco Blasco Mollà
Dpto. de Materiales y Medio Ambiente

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AIDIMA coordinó la sección de recubrimientos para la madera en EUROCOAT

Los pasados días 29 y 30 de septiembre y 1 de octubre, tuvo lugar en Barcelona, en la sede de la Feria, la celebración del congreso anual EUROCOAT destinado a fabricantes de pinturas y barnices, así como a los usuarios de estos productos.

Este congreso se celebra conjuntamente con la exposición, estando ambos eventos organizados por AETEPA, Asociación Española de Técnicos de Pinturas y Afines.

Las cuestiones a tratar son muy diversas, estando destinadas a resolver situaciones candentes para el sector, pudiendo extraer una buena información sobre temas tales como:

• Los Polímeros de origen natural y las fronteras de la base agua.
• Tendencias de futuro en química de pinturas.
• ¿Es posible un futuro sin petróleo ni gas natural y sin disolventes?
• Recubrimientos Funcionales.
• Novedades en el Acabado de la Madera.
• Pigmentos de Efecto.
• Novedades en Materias Primas, Ligantes y Aditivos de Pinturas.
• Novedades en Recubrimientos Anticorrosivos.

La estructura del congreso está organizada en forma de sesiones, habiendo una dedicada al recubrimiento de la madera, de la cual AIDIMA es la responsable.

Rosa María Pérez Campos
Directora del Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente.

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Grupo de Trabajo CENT/TC 207 de Superficies y acabados superficiales

El grupo de trabajo CENT/TC 207/WG T “Superficies y acabados superficiales” perteneciente al Comité Europeo de Normalización CENT/TC 207 “Mobiliario”, cuya coordinación desempeña AIDIMA, celebró recientemente una reunión de trabajo en la sede del LGA de Nuremberg (Alemania).

Este grupo de trabajo está formado por representantes de Centros tecnológicos, Laboratorios, Organismos nacionales de normalización, Federaciones empresariales, Fabricantes de muebles y Fabricantes de pinturas y barnices, de distintos países europeos.

En la actualidad, el grupo está trabajando en la revisión y actualización de diversas normas y especificaciones técnicas ya aprobadas:

• Resistencia de superficies a líquidos fríos
• Resistencia de superficies al calor húmedo
• Resistencia de superficies al calor seco
• Resistencia a la abrasión
• Resistencia al rayado

Todos estos documentos están destinados a evaluar el comportamiento de las superficies y de los acabados superficiales de cualquier tipo de mobiliario, respecto a los distintos agentes de agresión que puede sufrir a lo largo de su vida útil.

Asímismo, se ha iniciado un nuevo trabajo sobre “Clasificación de la resistencia de las superficies de mobiliario”. Este documento, que se halla en fase inicial de preparación, tiene como fin establecer una clasificación de las superficies de mobiliario según sus propiedades y comportamiento (brillo, color, resistencia a la abrasión y al rayado, resistencia al manchado, etc.)

Los trabajos realizados en el campo de la normalización proporcionan al fabricante tanto de mobiliario como de materiales, una herramienta para evaluar la calidad de sus productos, para seleccionar los más adecuados según el uso, así como un argumento objetivo de diferenciación en el mercado.

Además, al tratarse de documentos de ámbito europeo, facilitan la eliminación de barreras técnicas.

Por Mª Jesús Soler
Laboratorio de Materiales y Medio Ambiente
AIDIMA

Pintura en polvo para madera y derivados

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 finalmente molturadas ya lista para su aplicación. Es una de las alternativas a los productos utilizados tradicionalmente para el recubrimiento del MDF, como las pinturas en base disolvente, papeles, melaminas o laminados, aunque es el sistema más desconocido y por ello el que más dudas genera entre los usuarios de cara a su posible implantación a nivel industrial.

Se ha estado utlizando durante los últimos 35 años en el sector de acabados para metal, por las grandes ventajas que su utilización implica, pero su aplicación estaba limitada a sustratos conductivos con superficies homogéneas y capaces de soportar las altas temperaturas necesarias para el curado del polvo. Los avances realizados en esta tecnología en los últimos cinco años, han permitido su utilización a nivel industrial en una mayor 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 de las utilizadas para metal, alrededor de 160 – 150ºC, fue posible la utilización de las pinturas 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 – 140ºC de manera que, por un lado, se superaron los problemas iniciales de agrietamiento de los cantos del MDF y, por otro, se consiguieran acabados con texturados más finos. Las características de aspecto y 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 HI-FI y TV, 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 revestimiento de paredes y techos.

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. Siendo los de curado UV la alternativa de futuro para esta tecnología debido a que están permitiendo obtener productos y procesos que permiten aplicaciones más versátiles.

En ambos casos, las primeras etapas del proceso de acabado (precalentamiento del sustrato y aplicación electroctática del polvo) son iguales, diferenciándose en  las etapas de fusión y curado, como puede apreciarse en las imágenes.

En el curado térmico (fusión y curado del polvo) se realiza en hornos de convección o por radiación IR. La reacción de polimerización comienza inmediatamente, limtando la nivelación de la película fundida. Se requieren entre 15 y 25 minutos, a temperaturas comprendidas entre 120 y 140ºC, dependiendo del producto utilizado.

En cambio, en los productos de curado UV, las etapas de fusión y curado están separadas físicamente, lo que permite una mejor nivelación de la película y por lo tanto una mayor variedad en el grado de texturizado, y la única opción para conseguir acabados lisos. Primero tiene lugar la fusión del polvo durante 60 – 120 segundo en horno de IR (temperatura superficial entre 100 – 120ºC) 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 UV entre 1000 y 3500 mJ/cm2).

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.

El curado UV de pinturas en polvo, al igual que ocurre con los recubrimientos líquidos de curado UV, permite tiempos de curado más cortos, lo que implica una mayor productividad y un menor consumo energético. Por otra parte, el ciclo de calentamiento es menos severo que con curado térmico por lo que la elección del tipo de MDF es menos crítica, y además sería la única opción actualmente para obtener buenos resultados sobre madera. Hay que añadir que, como ocurre siempre  que existe un curado químico, el acabado presenta mejores resistencias físicas y químicas. Pero, concretamente, para el caso de la pintura en polvo para madera y derivados, la ventaja más destacable es que, el curado UV, permite obtener una 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, o acabados lisos. En cambio, la ventaja más destacable del curado térmico frente al UV, es que tanto las  líneas de curado como las formulaciones  son más económicas.

Ensayo de migración de metales solubles.

En el siguiente vídeo mostramos el ensayo de migración de metales solubles.  Este ensayo consiste en la determinación de la concentración de ciertos metales, procedentes de una pintura, barniz o tejido, que se solubilizan en una disolución similar al ácido gástrico que produce el estómago de una persona durante la digestión.

En el laboratorio de materias primas y medio ambiente de AIDIMA se llevan a cabo estos ensayos para comprobar que mobiliario infantil tal como cunas, moisés, tronas, etc., cumplen con los requisitos mínimos de seguridad según normativa europea.

Los elementos solubles se extraen de los materiales en cuestión en condiciones que simulen el material cuando está en contacto con el ácido gástrico durante un cierto tiempo después de la ingestión y, posteriormente, se analiza mediante la técnica de emisión atómica ICP-OES, la concentración de determinados metales presentes en el extracto.

Los materiales y tejidos presentes en este tipo de mobiliario que son accesibles al niño, no deben superar los límites establecidos para la migración de metales pesados de acuerdo con la Norma UNE-EN 71-3.

La norma UNE-EN 71-3 establece los requisitos y métodos de ensayo para la migración de los siguientes metales: antimonio, arsénico, bario, cadmio, cromo, plomo, mercurio y selenio desde los materiales de los juguetes o mobiliario (pinturas, barnices, lacas, tintas de impresión, materiales poliméricos, papel y cartón, telas, etc.) que son susceptibles de ser chupados, mordidos o ingeridos por el niño.

Con esta norma se determinan los riesgos derivados de la tendencia general de los bebés y niños pequeños a llevarse a la boca todo aquello que tienen a su alcance, y que determina un incremento de posibilidades de migración y absorción de determinados elementos químicos que se encuentran formando parte de pinturas, recubrimientos, etc.

El proceso de análisis simula por tanto el proceso de digestión (tiempo, temperatura, pH.) que tendría lugar si el niño llegase a tragar algún elemento o partícula determinada.  El contenido en el extracto de los metales mencionados anteriormente, se analiza mediante espectroscopía de emisión atómica con plasma de argón acoplado inductivamente (ICP-OES Inductively coupled plasma – optical emission spectrometer).

El fundamento de esta técnica consiste en la emisión de energía por parte de las moléculas de la disolución, ionizadas al entrar en contacto con el plasma. Esta energía es emitida a una longitud de onda característica de cada metal y cuantificada para determinar la concentración de los metales en cuestión.

Estos ensayos asegurarn el cumplimiento de la normativa para la seguridad de los bebes y niños en el mobiliario infantil certificados con Símbolo Calidad.