Internacional. Si una superficie tiene que protegerse contra la corrosión, en el 80 por ciento de todos los casos esto ocurre cubriéndolo con pinturas o barnices. Al hacerlo, la proporción de soluciones biológicas y respetuosas con el medio ambiente es extremadamente pequeña. Por ello, investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación de Polímeros Aplicados IAP, en cooperación con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA, buscan cerrar esta brecha y están desarrollando un recubrimiento rentable basado en materias primas renovables. El objetivo de la investigación es el almidón de papa.
El cambio climático, los recursos limitados y el aumento de las cargas sobre el medio ambiente hacen que cada vez más industrias se centren en la producción sostenible. Y este también es el caso en la producción de recubrimientos como pinturas y barnices. Solo en Alemania, cada año se producen 100.000 toneladas de materiales de recubrimiento para la protección contra la corrosión. Sin embargo, en el pasado, las pinturas y barnices con aglutinantes de base biológica o formadores de película generalmente eran demasiado caros o no podían cumplir con los requisitos.
"En el campo de pinturas y barnices, el almidón usualmente solo se usaba como aditivo. Con el almidón como el componente principal de una dispersión a base de agua, ahora tenemos resultados de adhesión muy prometedores. En el centro de la investigación está el recubrimiento de metales para uso en interiores, por ejemplo aluminio, que se puede usar, para puertas contra incendios, carcasas de computadoras o marcos de ventanas”, dice Christina Gabriel, científica del Fraunhofer IAP en Potsdam-Golm.
El uso del almidón como componente principal de pinturas y barnices planteó diversos desafíos para los expertos de Fraunhofer. "Los formadores de películas deben cumplir varias tareas: deben formar una película continua, que se adhiera bien al material del sustrato, sea compatible con capas y aditivos adicionales y también incruste pigmentos y rellenos", explica Christina Gabriel. "En su forma natural, sin embargo, el almidón exhibe varias propiedades, que se interponen en el camino de su uso como formador de película. Por ejemplo, no es soluble en agua fría y tampoco forma películas continuas, no quebradizas. Por lo tanto tuvimos que modificar el almidón para adaptarlo a los requisitos, ya que a pesar de todos los desafíos, como materia prima renovable y rentable, el almidón es de gran interés para muchos sectores".
La solución de los científicos de Potsdam implica una etapa de degradación inicial del almidón con el fin de mejorar su solubilidad en agua y el contenido de sólidos asociados posteriormente del almidón en agua, así como su capacidad de formación de película. Sin embargo, para producir un material de recubrimiento a base de almidón, que es comparable con un revestimiento convencional, esto todavía no es suficiente, ya que aunque el formador de película debería ser inicialmente soluble o dispersable en agua, el recubrimiento ya no debe disolverse en agua.
Por lo tanto, el almidón debe modificarse más. Esto tiene lugar por medio de un proceso químico conocido como esterificación. Los ésteres de almidón resultantes son dispersables en agua, forman películas continuas y tienen muy buenas propiedades adhesivas sobre superficies de vidrio y aluminio. En cooperación con Fraunhofer IPA, el almidón esterificado se "reticula" a través del cual se reduce aún más la sensibilidad del recubrimiento al agua.
Las pruebas de estabilidad para verificar la estabilidad a largo plazo también se llevan a cabo en el Fraunhofer IPA. En las pruebas, los materiales recubiertos están expuestos a ciclos de temperatura que cambian rápidamente en una forma comprimida en el tiempo para simular el cambio del día a la noche y el curso de las estaciones. Además, los objetos de prueba se exponen a agua enriquecida con electrolitos para ver cómo reacciona el recubrimiento frente al agua y qué tan resistente es en condiciones extremas.
En el siguiente paso, se examina la resistencia a la corrosión y adhesión del almidón modificado en diferentes sustratos metálicos. También se están probando nuevas "recetas", que están destinadas a optimizar aún más las propiedades del recubrimiento. "Además del aluminio ya probado, se probarán otros dos metales importantes, el acero y el acero galvanizado", afirma Gabriel. "Nuestras investigaciones demuestran que con su buena formación de película y muy buenas propiedades de adhesión en diversos sustratos, los ésteres de almidón tienen el potencial de ser alternativas en el futuro a los formadores de película a base de petróleo en la industria de recubrimientos".
Fuente: Fraunhofer.
