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.

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

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

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