Proyecto europeo LIGNICOAT
Biorecubrimientos ignífugos acuosos para la protección de la madera
El proyecto europeo LIGNICOAT(*) —Sustainable COATings based on LIGNIn resins and bio-additives with improved fire, corrosion and biological resistance—, liderado por Tecnalia y llevado a cabo entre los años 2021 y 2024, se ha centrado en el desarrollo de materiales innovadores y sostenibles a partir de la biomasa lignocelulósica para obtener nuevos productos y recubrimientos biobasados para el sector de pinturas y barnices.
El consorcio compuesto por 14 socios europeos (Tecnalia, Vito, VTT, Westlake Epoxy, Barpimo, Ecoat, Vencorex, AEP Polymers, Iris Coatings, Norce, Itacyl, Foresa Technologies, Axia Innovation y Arditec) ha trabajado en el desarrollo de nuevas rutas de síntesis de resinas biobasadas (polioles, alquídicas y resinas epoxi basados en lignina) y posterior desarrollo y validación de nuevos recubrimientos industriales, con un contenido biobasado comprendido entre 35% y 90%, con propiedades anticorrosivas, de resistencia al fuego y/o de eficacia antimicrobiana.
El proyecto no solo se ha centrado en aumentar el contenido biobasado de las formulaciones, sino también en maximizar las propiedades de la lignina, como sus capacidades antimicrobianas, ignífugas y anticorrosivas. Se ha trabajado con la materia prima lignina por tratarse de un polímero natural muy abundante en la Tierra y ser el material renovable más abundante en grupos aromáticos. Hoy en día, únicamente el 1-2% de la lignina se reutiliza en otros usos que no sea el energético y cada vez existe más interés en su uso en la industria de los recubrimientos.
Se han desarrollado recubrimientos de poliuretano ignífugos tanto en base acuosa (a partir de resinas bio-PUD) como en base solvente (a partir de lignina modificada), con el objetivo de responder a la necesidad de adaptarse a los cambios legislativos y a la demanda de la sociedad hacia el desarrollo y utilización de productos medioambientalmente más favorable y competitivos frente a los actuales.
Los biorrecubrimientos en base acuosa se han preparado a partir de resinas bio-PUD —sintetizados a partir de polioles de lignina—, sin y con la incorporación de aditivos retardantes a la llama (FR). Se ha trabajado con aditivos base fósforo (APP), los cuales, al entrar en contacto con el fuego, forman ácido fosfórico, interaccionan con el oxígeno formando residuo y generando humos de menor toxicidad que en el caso de los sistemas retardantes halogenados.
Los biorrecubrimientos presentan buen aspecto manteniendo el aspecto natural de la madera (Figura 1). En el caso del recubrimiento bio sin aditivo FR (bio-PUD) el contenido bio de la formulación es del 42% (4,2% lignina) y en el caso del biorrecubrimiento ignífugo (bio-PUD+FR) el contenido bio es del 35,4% (3,5% lignina).
El estudio de comportamiento frente al fuego se ha realizado en cono calorimétrico (de acuerdo a la norma ISO 5660-2) analizando parámetros como el calor liberado (HRR y ARHE), producción de humos (TSP), tiempo de ignición y pérdida de masa, en un ensayo de 20 minutos de duración con un flujo de calor irradiado de 35kW/m2.
Figura 2: Gráfica de calor liberado HRR (ensayo cono calorimétrico 20min, calor irradiado 35kW/m2).
La Figura 2 muestra la evolución del parámetro calor liberado HRR (heat release rate) frente al tiempo. Se ha observado que el recubrimiento sin aditivo FR (bio PUD) presenta mal comportamiento frente al fuego, incluso peor que el propio substrato de madera (aglomerado, PB); sin embargo, al adicionar aditivos FR (bio PUD+FR), el comportamiento ha mejorado de manera notable alcanzándose valores de HRR (Heat Rate Release) similares al observado en el producto comercial CHAR 18 de Iris Coatings Euroclases Bfl s1.
Figura 4: Micrografías SEM bio-PUD (izquierda) y bio-PUD+FR (derecha).
El impacto en la sostenibilidad de la industria de la pintura y los recubrimientos está ligado a la obtención de recubrimientos más sostenibles con propiedades similares a referencias comerciales.
Tecnalia ha contribuido en la formulación de los biorecubrimientos, desarrollo, caracterización y validación de propiedades.
