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Nanoaditivos en barnices y pinturas

Investigación sobre los efectos de la adicción de nanocompuestos en recubrimentos de distintos materiales para la mejora de sus prestaciones mecánicas.

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Desde principios de 2010, los Institutos Tecnológicos de Cerámica, Construcción, Óptica y Mueble (ITC, AIDICO, AIDO y AIDIMA, respectivamente) han colaborado para desarrollar el proyecto “Investigación de nuevas formulaciones de recubrimientos con elevadas prestaciones mecánicas, mediante la utilización de nanoaditivos”, financiado por el IMPIVA y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

Ensayo con nanoindentador que mide la dureza del recubrimiento de los materiales a escala nanométrica

El objetivo del proyecto de investigación, que ha durado dos años y ha sido coordinado por AIDIMA, era estudiar 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.

Captura de pantalla de una medida realizada con el nanoindentador

Durante su desarrollo se han abordado cuatro grandes fases de actuación:

  1. Recopilación y búsqueda de información relativa a los nanoaditivos con propiedades de resistencia mecánica, analizando sus características y potencialidades.
  2. Determinación y estudio de las nanopartículas adquiridas. 
  3. Formulación, aplicación y caracterización de los barnices y recubrimientos en polvo aditivados con las nanopartículas adquiridas que mejores características presenten.
  4. Optimización de las formulaciones realizadas.

Gracias al trabajo conjunto y la gran cooperación entre los centros participantes, se ha logrado la consecución exitosa de los objetivos durante los dos años de proyecto, el trabajo y las conclusiones de los cuales se describen a continuación.

Muestras de barnices nanoaditivados aplicados sobre MDF realizadas en AIDIMA

Se han formulado y aplicado a sustratos de MDF, barnices de diferente naturaleza aditivados con nanopartículas, para mejorar las propiedades de resistencia mecánica. En general, se comprobó que los resultados dependen igual tanto de las nanopartículas aplicadas como de la naturaleza del barniz, ya que según la resina y el disolvente de cada recubrimiento se producirá una mejor dispersión y por tanto un mayor efecto de las nanopartículas añadidas.

Entre estas formulaciones, se observaron muestras que dieron buenos resultados para propiedades mecánicas como la abrasión, el rayado, la dureza, etc. La mayoría de los barnices mantuvieron una transparencia y brillo similar a sus originales, aunque con algunas nanopartículas la variación con respecto al original fue más evidente.

Muestra de pieza cerámica decorada con un barniz con nanopartículas aplicado por encima de la decoración en ITC

Se ha estudiado el efecto de la incorporación de materiales nanométricos de diferente naturaleza en las propiedades mecánicas de los recubrimientos aplicados sobre piezas cerámicas. Dichos recubrimientos pueden ser aplicados tanto sobre materiales cerámicos, vidrio, madera, u otros materiales de construcción.

Ensayo de resistencia a la flexión a las muestras de pinturas en polvo nanoaditivadas realizadas en AIDO

Se han preparado recubrimientos reticulables mediante radiación UV que incorporan partículas a escala nanométrica que han mejorado la resistencia a la abrasión, al rayado y al impacto sin modificar las propiedades estéticas de recubrimientos originales.

Muestra de recubrimiento híbrido sol-gel en mármol realizada en AIDICO

Se han preparado sustratos de mármol con recubrimientos híbridos sol-gel que producen unas elevadas prestaciones tanto de resistencias al rayado como en resistencias mecánicas a flexión. Aunque se pierde algo de brillo debido a la rugosidad que se genera por la formación de nanopartículas de sílice, lo que podría dar lugar a una futura investigación sobre su aplicabilidad como pavimento antideslizante. Por otro lado, las nanopartículas estudiadas no modifican la textura de los recubrimientos dando mejoras en las propiedades de dureza y adhesión.

Sustratos metálicos, pinturas en polvo aditivadas con nanopartículas

Se han formulado y aplicado a sustratos metálicos, pinturas en polvo aditivadas con nanopartículas que han modificado sus propiedades mecánicas, confiriéndoles una resistencia mecánica diferente a la inicial, siendo evidente, el paralelismo encontrado entre las pruebas macro y microscópicas.

Los cambios en la textura y el color por la adición de ciertas nanopartículas fueron notorios, hecho que plantea la necesidad de abordar nuevos trabajos que permitan conocer el mecanismo químico implícito responsable de los cambios de textura y color obtenidos al añadir las nanopartículas en las pinturas en polvo.

El proyecto de ”Investigación de nuevas formulaciones de recubrimientos con elevadas prestaciones mecánicas mediante la utilización de nanoaditivos” es una prueba más de las grandes posibilidades que se abren en el desarrollo materiales en el sector de la construcción y el habitat que , sin duda, contribuirán a un cambio de modelo en la utilización y prestaciones de los mismos.

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