Nuevas tecnologías impulsan innovadoras prestaciones de los acabados superficiales

Los recubrimientos desempeñan un papel crucial en la protección de superficies contra una variedad de amenazas ambientales que pueden ir desde la resistencia al fuego, hasta nuevas funcionalidades, como la disminución de la adhesión del hielo. La evaluación de la resistencia al fuego y al hielo en recubrimientos es fundamental para garantizar la seguridad y durabilidad de estructuras y equipos en una amplia gama de aplicaciones, desde la construcción hasta la industria aeroespacial.

Desde Aimplas, se han realizado nuevos desarrollos en el campo de mejora de los recubrimientos ante agentes externos. Estas nuevas tecnologías permiten una estrategia de control de las propiedades de los recubrimientos haciendo uso de varios métodos de ensayo que nos permiten obtener gran cantidad de información de su comportamiento. La gran ventaja de esta nueva metodología es la disminución de las cantidades de muestra y coste necesarios para la realización de estos ensayos, ya que no es necesario ensayar el producto con el formato final.

Desde el proyecto Bioignition se ha hecho uso de esta metodología para realizar una caracterización de materiales respecto a su comportamiento al fuego, siendo más efectivo en términos de tiempo y consumo de material. El ensayo de cono calorimétrico es de gran utilidad, ya que con este ensayo podemos obtener una gran cantidad de parámetros que resultan muy útiles, a la hora de conocer el comportamiento frente al fuego del material. Entre ellos se encuentra la tasa de liberación de gases tóxicos (CO, CO₂, HF, HCl, HBr, HCN, SO₂, NOX), el tiempo de ignición, la tasa de liberación de calor y la tasa de producción de humo.

De este modo, se puede llevar a cabo la evaluación de materiales utilizados en sectores tales como el marítimo (IMO 2010 FTP Code Part 2, IMO-Resolution MSC.307 (88)), el sector ferroviario (EN 45545-2), el sector del mobiliario (ASTM E1474), el sector eléctrico-electrónico (ASTM D6113) o el sector de la construcción (ASTM E1740), así como en el ámbito de la de investigación y desarrollo de materiales plásticos para este sector.

En los laboratorios de AIMPLAS se ensaya la resistencia al fuego de los recubrimientos.

Otro de los ensayos útiles es el de inflamabilidad horizontal o vertical (UL 94). Ambos consisten en medir el tiempo de quemado de una muestra fijada (horizontalmente o verticalmente), después de que se haya puesto en contacto con la llama de un quemador durante el tiempo especificado en la normativa correspondiente.

También es de gran utilidad el ensayo de CTI (Índice de resistencia a caminos conductores de los materiales aislantes sólidos). Se determina el grado de protección frente a la formación de caminos conductores sobre materiales sólidos aislantes. La formación de caminos conductores o fenómeno tracking puede ser debida a contaminación electrolítica de la superficie o a la humedad presente en la superficie de estos materiales.

De la misma manera, el ensayo de hilo incandescente nos ayuda en la caracterización del material. Los resultados de este ensayo nos permiten reducir o eliminar el riesgo de producción de un incendio debido a la posible inflamabilidad de los materiales plásticos utilizados en el ámbito del equipamiento eléctrico-electrónico, se debe evaluar su comportamiento frente al fuego mediante ensayos normalizados en laboratorios que cuenten con la capacidad técnica necesaria. Mediante este ensayo se determina la temperatura (entre 550 y 960 °C) a la que una espira en contacto con una probeta pueda generar o no una llama sobre esta y en caso de generarse, que se extinga en no más de 30 segundos, después de alejar la fuente de ignición.

Y para finalizar los ensayos relacionados con la resistencia al fuego, cabe destacar el ensayo de LOI (Índice de oxígeno) donde se determina la fracción volumétrica mínima de oxígeno, en mezcla con nitrógeno, que soportará la combustión de pequeñas probetas verticales bajo condiciones de ensayo especificadas. Como resultado obtenemos el índice de oxígeno.

Otro de los desarrollos realizados en Aimplas se trata del proyecto Mai-Tai, donde se han desarrollado y caracterizado novedosos sistemas de deshielo de bajo consumo energético, compuestos por pinturas poliméricas aditivadas con partículas activas.

Es bien sabido que la acumulación de hielo es un problema de transporte para carreteras, barcos, aviones y líneas de transmisión. Idealmente, existiría un recubrimiento que evitaría que el hielo se adhiera a estructuras; desafortunadamente, el hielo se pega a todo. Aun así, algunos de los materiales que reducen la adherencia del hielo se han desarrollado a partir del hecho de que el hielo se puede desprender más fácilmente, por el viento, la gravedad y las vibraciones. Para medir la efectividad de tal recubrimiento se necesita un método para medir la fuerza para separar el hielo del sustrato. La falla del adhesivo y el método deben ser repetibles y comparativos, para poder evaluar los diferentes recubrimientos.

La acumulación de hielo es un problema de transporte para carreteras, barcos, aviones y líneas de transmisión. Dentro del proyecto Mai-Tai, se han desarrollado y caracterizado novedosos sistemas de deshielo de bajo consumo energético.

A grandes rasgos, las pruebas consisten en congelar artificialmente la extremidad de pequeños haces y hacerlos girar en una centrífuga para determinar la velocidad a la que se desprende el hielo. La fuerza centrífuga resultante de la rotación tiende a separar la capa de hielo y cuando esta fuerza alcanza la de la adherencia del hielo, el hielo se desprende. El desprendimiento del hielo es recogido por dos células piezoeléctricas sensibles a vibraciones y con esta señal, se determina la velocidad de rotación alcanzada en el desprendimiento.

La prueba de adhesión de la centrífuga puede medir la reducción de adhesión de hielo al recubrimiento.

Sus principales ventajas incluyen:

• Prueba simple: se puede realizar de forma económica y oportuna.
• Repetible: desviación estándar de alrededor del 18%.
• Hielo acretado: más representativo de la atmósfera hielo.
• Hielo más homogéneo debido al pequeño hielo cupones.
• Recolección de datos en tiempo real.
• Fácilmente adaptable a otras formas, como cilindros y aspas aerodinámicas.
• La superficie plana permite la exposición al medio ambiente de elementos y repetir la prueba.

Otro de los desarrollos realizados en Aimplas se trata del proyecto Ecofillink. En este proyecto se desarrollaron recubrimientos para mejorar el vaciado de tarros de tinta. Con este fin, se realizaron distintas pruebas con fluoropolímeros y con nanopartículas de silicio. Para ver esa mejora, se realizaron medidas de ángulo de contacto y tensión superficial. Gracias a esta técnica, se puede determinar la humectabilidad de la superficie sola mediante el ángulo de contacto, así como la tensión superficial de los líquidos, como las sustancias de recubrimiento o los adhesivos.

Dentro del proyecto Graphos, se han desarrollado tintas a base de carbono con resistencia eléctrica baja. Se pensó en el uso de tintas base de carbono, ya que se han usado tradicionalmente como semiconductores o resistivos. Sin embargo, tienen una interesante ventaja medioambiental, ya que su base carbono hace que sean más respetuosas con el medio ambiente que aquellas basadas en metales pesados como las base plata. Aprovechando dicha ventaja se planteó desarrollar una tinta base carbono que tuviese una resistencia eléctrica baja (sheet resistance inferior a 25 Ohm/sq/mil). Esta tinta será más sostenible y se podrá usar como sustituto de la de plata allí donde no sea necesaria una alta conductividad.

En las primeras formulaciones, realizadas mediante aplicación de dispersión con Dispermat y únicamente negro de humo, la conductividad distaba mucho del objetivo. En el desarrollo del proyecto se implementaron técnicas de procesado adicionales integrando el uso de un molino tricilíndrico, además de integrar agentes aditivos en la formulación, que mejoraron su comportamiento y permitieron alcanzar alta adherencia y conductividades superiores a la inicialmente establecida.

Aimplas también ha apostado por la certificación ambiental Ecolabel en pinturas y barnices de interior y exterior. Con esta certificación se adquiere a un compromiso con la sociedad y el medio ambiente controlando las sustancias volátiles y comprobando que cumplen las prestaciones para las que han sido diseñadas. Los laboratorios han implantado los ensayos necesarios para la consecución de dicha certificación. Entre los ensayos implantados se encuentran:

• Permeabilidad al agua líquida.
• Permeabilidad al vapor de agua.
• Resistencia al frote húmedo.

La implantación de estas nuevas tecnologías de Aimplas en el campo de recubrimientos permite ofrecer soluciones a medida a las empresas y realizar desarrollos tanto a escala laboratorio como a planta piloto, siempre alineados con los requisitos de la economía circular. De la misma forma, desde los laboratorios se pueden caracterizar y evaluar su durabilidad por el uso y el paso del tiempo ofreciendo un amplio abanico de ensayos.