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.

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

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

Mejora de la durabilidad de la madera en uso exterior por modificación térmica

A pesar de la aparición de nuevos materiales desarrollados en los últimos años, la madera y sus derivados siguen manteniéndose en un puesto privilegiado entre los materiales más utilizados en nuestro entorno. Lo podemos encontrar tanto en elementos de construcción (estructuras), carpintería (pavimentos, revestimientos, puertas, ventanas, escaleras etc.), en el mobiliario o incluso en otros usos como son en el envase y embalaje, papel, cartón, etc.

La madera tiene indudables ventajas económicas, técnicas y medioambientales frente a otros materiales en estos usos (altas prestaciones físico-mecánicas pese a su baja densidad, fácil mecanización con bajos costes energéticos, alta disponibilidad, muy buena reacción y resistencia frente al fuego por carecer de dilatación térmica, muy buenas propiedades aislantes térmicas y acústicas, material totalmente renovable y reciclable, almacén de CO2 del planeta, etc.).

Sin embargo, en su uso en ambientes de exterior tiene dos desventajas fundamentales frente a otros materiales sustitutivos:

a) Durabilidad: un problema fundamental que limita su uso sobretodo en ambientes exteriores. Y es que su origen orgánico la hace susceptible de ser biodegrada por organismos xilófagos, principalmente insectos xilófagos (polilla, carcomas finas y gruesas, termitas) y hongos xilófagos (hongos cromógenos y sobre todo hongos de pudrición).

b) Inestabilidad dimensional: la estructura anatómica de la madera constituida por células formadas por una matriz tubular y hueca, así como sus componentes químicos fundamentales (celulosa, hemicelulosas y lignina), con carácter polar, hacen que sea un material muy higroscópico; es decir, absorbe y emite agua al medio en función de las condiciones climáticas que la rodean (humedad relativa del aire y temperatura). Este hecho, unido a su carácter anisotrópico (hincha y merma de forma irregular según el plano: tangencial, radial o transversal), produce que la madera sea inestable para algunas necesidades constructivas en exterior, provocando alabeos, fendas e, incluso, roturas.

La modificación interna de la madera por shocks térmicos en condiciones de vacío, es decir, la madera termomodificada, torrefactada o termomadera se está convirtiendo en un tratamiento alternativo, no químico, que tiene como principal ventaja la mejora tanto de la durabilidad frente al ataque biológico como la mejora de la estabilidad dimensional, y sobretodo que se trata de un tratamiento totalmente respetuoso con el medio ambiente. De hecho, se conoce de muchos años atrás, que la madera quemada resulta ser mucho más durable en exterior. Ya los vikingos utilizaban este tipo de madera para su uso en exterior en la construcción de vallas.

En AIDIMA se está llevando a cabo un proyecto, financiado por el IMPIVA y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, que trata de investigar acerca de las propiedades físico-químicas, de durabilidad, acabado, etc. de la madera termomodificada de fresno y haya, ambas importadas de la empresa austríaca Mirako.

De los resultados que se desprenden hasta el momento del proyecto, la madera termomodificada tanto de fresno como de haya, se caracteriza por ser un material que gana en durabilidad frente a la acción degradadora de los hongos xilófagos, ya que durante el termotratamiento las cadenas de hemicelulosa se degradan, quedando de forma indisponible como fuente de alimentación de este tipo de hongos. En cuanto a la densidad, se ve disminuida en ambas especies de madera tratadas. Disminuye entre  un 5-15% en fresno termotratado y un 20% en haya termotratada. Esta disminución no se considera significativa, además se ha comprobado que la estabilidad dimensional mejora sustancialmente en haya termotratada y medianamente en fresno termotratado. El comportamiento de los adhesivos de acetato de polivinilo con cierta resistencia a la humedad mejora sensiblemente en estas dos especies de madera termotratadas, traduciéndose en un mejor comportamiento del conjunto adhesivo-madera en condiciones de exterior. Esto, junto con su mejor estabilidad y resistencia a la biodegradación, hacen que este material sea adecuado para su instalación en exterior.

En cuanto al comportamiento de la madera termotratada con acabados superficiales específicos y adecuados, se observa, en general, una mejora considerable del comportamiento frente a la luz, con respecto a la madera natural, debido a la presencia de filtros UV en los recubrimientos, resultando ser otro punto a favor para su uso en condiciones de exterior.

El nivel tecnológico y el grado de innovación del proyecto son altos, pues el tratamiento es muy innovador. De hecho, hasta la fecha se trata de un sistema desconocido en España y sólo desarrollado a nivel experimental en Escandinavia. Desde AIDIMA se ha contactado con proveedores de esta madera en Europa, así como de los que se encargan de desarrollar la tecnología para realizar este tratamiento, con el fin de importar todo este conjunto y trasladarlo a las empresas españolas. Ferias como FIMMA-MADERALIA en 2007 ó HABITAT VALENCIA de este año, así como el congreso COSMU celebrado recientemente en Valencia, han despertado el interés de diversas empresas valencianas en este nuevo producto. Actualmente, empresas de la Comunidad Valenciana ya están iniciando los trámites a través de AIDIMA para poner a punto el sistema de modificación de la madera en sus instalaciones, con el fin de liderar el mercado español con este nuevo material.

Sales Ibiza
Dpto. de Tecnología y Biotecnología de la Madera

Si desea que los técnicos de AIDIMA amplíen información sobre este o cualquier otro tema relacionado con Símbolo Calidad no dude en contactarnos.

Seguridad contra incendios

Durante los pasados día 8 y 9 de junio de 2009 tuvo lugar en la Feria de Madrid (IFEMA) el tercer Congreso Internacional de Seguridad Contra Incendios (SCI2009), foro de referencia a nivel internacional para todas las entidades tanto públicas como privadas relacionadas con la prevención, protección y seguridad contra incendios.

En el seno de este congreso, Vicente P. Navarro Miquel,  Responsable del Laboratorio de Reacción al Fuego del Centro Técnico del Fuego de AIDIMA-AIDICO presentó su ponencia titulada “Influencia del tipo y porcentaje de materia orgánica en las características de reacción al fuego de revestimientos”, basada en los trabajos de investigación desarrollados por este centro con el objetivo de evaluar el comportamiento de diferentes sistemas de recubrimiento empleados como revestimientos de fachada y utilizados en el ámbito de la construcción y la decoración sobre sustratos de hormigón o similares, capaces de satisfacer los requisitos exigidos por la reglamentación en cuanto a su comportamiento frente a la reacción al fuego.

La ponencia presentó una parte de los resultados de la investigación realizada en el laboratorio de reacción del CTF-AIDIMA/AIDICO, enmarcada dentro del área de la I+D+i, donde se demostró como establecer, por primera  vez, una relación entre los porcentajes de materia orgánica que incluyen los revestimientos para fachadas y decoración (masillas o enlucidos, etc., de altas prestaciones técnicas) con su respuesta al comportamiento frente al fuego en caso de incendio.

Se ha llegado por tanto a establecer las bases que permitirán en un futuro avanzar hacia la consecución de productos compatibles entre un mayor respeto al medio ambiente, y las altas prestaciones técnicas y de seguridad en caso de incendio, que ostentan en la actualidad estos revestimientos.

Asimismo, se destaca la necesidad de profundizar en este terreno para realizar una formulación adecuada de las masillas enlucidos y emulsiones, entre otros productos, y obtener una clasificación más exhaustiva, ya que no hay conocimiento ni experiencia de cómo y de qué forma influyen las variables de fabricación de los materiales empleados en la obtención de los revestimientos, en función de las normas de ensayo de reacción al fuego y la legislación vigente.

Del mismo modo, el documento precisa que es fundamental conseguir una sustitución de las actuales cargas ignífugas que se aplican en los revestimientos por otros compuestos inocuos que alcancen las mismas prestaciones físicas y mecánicas, lo que permitiría minimizar el impacto ambiental de estos productos de alta protección en caso de incendio.

CONGRESO SCI2009-11-17
El SCI2009 es una cita ineludible para el sector ya que reúne en un mismo espacio a los máximos exponentes de la seguridad  contra incendios (universidades, ministerios, comunidades autónomas, ayuntamientos, bomberos, centros de investigación, laboratorios, asociaciones, empresas de ingeniería, fabricantes, instaladoras, mantenedoras, aseguradoras, etc.), proporcionando la posibilidad de compartir conocimientos y últimos avances tecnológicos, así como de debatir sobre normativa, legislación, desarrollo e innovación en el ámbito de la protección contra el fuego.

En los momentos actuales en los que las dificultades del mercado hacen peligrar los principios de calidad, sostenibilidad en la edificación, además de la vigilancia y el control de las instalaciones y de los materiales, la celebración de este congreso y la aportación de ideas y soluciones por parte del Centro Técnico del Fuego, permiten afrontar con optimismo el futuro del sector de la protección contra incendios, con el fin de lograr un crecimiento continuo, equilibrado y respetuoso con la calidad y el medio ambiente.

Resumen de la ponencia:

Área temática: PROTECCION PASIVA: P-1: Reacción al fuego

INFLUENCIA DEL TIPO Y PORCENTAJE DE MATERIA ORGÁNICA EN LAS CARACTERÍSTICAS DE REACCIÓN AL FUEGO DE REVESTIMIENTOS PARA FACHADAS
La aplicación de revestimientos para fachadas tipo masillas y/o enlucidos de muy altas prestaciones técnicas, optimizadas en sus parámetros de preparación y aplicación, y sobre todo, con adecuadas prestaciones en sus características de reacción al fuego, conjuntamente con el bajo impacto medio ambiental debido a sus características de biodegradabilidad, no son tecnologías desarrolladas en la actualidad, a pesar de que el mercado demanda la presencia de este tipo de revestimiento.

La principal razón se debe a las circunstancias en relación a que la utilización de determinados polímeros acrílicos y/o vinílicos, que son los que confieren las altas prestaciones técnicas y de aplicabilidad, son fácilmente inflamables, y perjudican claramente las buenas prestaciones del material en sus características de reacción al fuego. Por el contrario, la solución de utilizar en las formulaciones cargas ignífugas minerales, que mejorarían la reacción al fuego de los revestimientos, desminuyen de forma muy significativa la estabilidad mecánica y las propiedades de altas prestaciones técnicas mencionadas anteriormente.

La situación de desarrollo técnico en la actualidad, con relación a la mejora y optimización de formulaciones con este tipo de características, es prácticamente inexistente, por lo que es necesario un estudio serio de investigación y desarrollo enfocado en la obtención de sistemas compatibles, que equilibren y consigan un compromiso entre la permanencia de las altas prestaciones técnicas y de aplicabilidad (básicamente relacionadas con la adherencia, flexibilidad, deformabilidad, resistencia a la compresión, permeabilidad de vapor, aislamiento térmico y acústico, etc.), con mayores prestaciones en sus características de reacción al fuego, conformes con las reglamentaciones de las correspondientes directivas, nacionales y europeas, tanto medioambientales como de seguridad frente a incendios.

Así pues, el objetivo general del presente trabajo, es evaluar el comportamiento de diferentes sistemas de recubrimiento, desarrollados para revestimientos de fachada, utilizados principalmente en el campo de la construcción/decoración a base de emulsiones y pastas tipo masilla y/o enlucidos, para sustratos de hormigón y similares utilizados en construcción, capaces de cumplir con los requisitos marcados por las exigencias de la legislación de comportamiento frente a la reacción al fuego. Esta directiva europea para materiales utilizados en la construcción clasifica los productos según las conocidas euro clases.

Se realiza, por tanto, una comparativa entre diferentes sistemas de recubrimiento en base al tipo y porcentaje de materia orgánica utilizada, evaluando su influencia en el comportamiento de reacción frente al fuego.

La mejora de los comportamientos de los materiales, en general, y en particular de los revestimientos de fachadas tanto de uso interior como exterior, en sus propiedades de reacción frente al fuego, es un punto muy importante a tener en cuenta, sobre todo en el campo de la utilización dentro de la construcción, tanto a nivel estructural como decorativo.

Así pues, la adecuada formulación de las masillas o enlucidos para fachadas para obtener una determinada clasificación en función de la norma de ensayo de reacción al fuego, debe comprobarse en los diferentes sistemas formulados, ya que no hay conocimiento ni experiencia de cómo, ni de que forma influyen las variables de fabricación de los materiales empleados en la obtención del revestimiento, para ajustarse a un requisito dado.

Por otro lado, tradicionalmente se han empleado el mismo tipo de cargas ignífugas para obtener revestimientos con buenas prestaciones en su comportamiento frente a la reacción al fuego, estando basados en substancias que presentan un impacto medio ambiental importante, por lo que se debería cambiar por otro más inocuo, siendo el conocimiento al respecto también inexistente en este sector.