Las nanopinturas en la industria. Aplicaciones Industriales Sector: Transporte. Dr. Georg Wagner & Adam Prats

Las nanopinturas en la industria Las nanopinturas en la industria

Aplicaciones Industriales Aplicaciones Industriales

Sector: Transporte Sector: Transporte

Dr. Georg Wagner & Adam Prats Dr. Georg Wagner & Adam Prats

Pinturas a base de

Pinturas a base de nanoqu nanoqu í í mica mica

Nuevas formas de s

Nuevas formas de s í í ntesis de ntesis de dispersiones y materiales.

dispersiones y materiales.

Producci

Producci ó ó n e incorporaci n e incorporaci ó ó n de n de partí part í culas de dimensiones nano. culas de dimensiones nano.

Propiedades ajustables. Tailor Made

Propiedades ajustables. Tailor Made

TIPOS DE RECUBRIMIENTOS TIPOS DE RECUBRIMIENTOS

INORG

INORGÀÀNICOSNICOS

SiOSiO₂₂, ZrO, ZrO₂₂, B, B₂₂OO₃₃, , SiOSiO₂₂--BB₂₂OO₃₃, SiO, SiO₂₂--ZrOZrO₂₂, Al, Al₂₂OO₃₃, …, … Precursores: Metal

Precursores: Metal alkoxidesalkoxides

HYBRIDOS: ORG

HYBRIDOS: ORGÁÁNICONICO--INORGÁINORGÁNICOSNICOS En la estructura inorg

En la estructura inorgáánica se anica se aññaden grupos orgáaden grupos orgánicos nicos que proporcionan las propiedades de los dos materiales.

que proporcionan las propiedades de los dos materiales.

Propiedades inorg

Propiedades inorgáánicas: Dureza, resistencia altas nicas: Dureza, resistencia altas temperaturas, estabilidad UVA, resistente a

temperaturas, estabilidad UVA, resistente a áácidos cidos orgáorgánicos.nicos.

Propiedades org

Propiedades orgáánicas: flexibilidad, suavidad, buenas nicas: flexibilidad, suavidad, buenas propiedades mec

propiedades mecáánicas, grosor de capa.nicas, grosor de capa.

GEL: Bonding network M-O-M

M: Metal

Adhesi

Adhesióón qun quíímica a la superficiemica a la superficie

La protecci

La proteccióón funcional representa un 75% de las n funcional representa un 75% de las aplicaciones industriales (CTC)

aplicaciones industriales (CTC)

Recubrimientos para Metales Recubrimientos para Metales (Aluminio, Acero

(Aluminio, Acero inoxinox, Mg, Mg, Ti, , Ti, ……). ).

Sector automoci

Sector automocióón, Sector aeronn, Sector aeronááutico, sector utico, sector electrodom

electrodoméésticos, sector decoracisticos, sector decoracióón, sector n, sector construcci

construccióón, etc.n, etc.

Protecci

Proteccióón de Patrimonio n de Patrimonio Anti-Anti-graffiti, Auto limpiantegraffiti, Auto limpiante, eliminaci, eliminacióón polucin polucióón.n.

Textil Textil Auto

Auto limpianteslimpiantes, resistentes al fuego, resistentes al fuego

A A PPLICACIONES PPLICACIONES

‰‰ Metales: Acero, AceroMetales: Acero, Acero Inox, Inox, Aluminio, Magnesio, Titanio, Aluminio, Magnesio, Titanio, ……

‰‰ PlPláásticossticos

‰‰ VidrioVidrio

‰‰ MineralesMinerales OBJETIVOS:

OBJETIVOS:

‰‰ Barrera de proteccióBarrera de protección frente n frente condiciones clim

condiciones climááticas ticas adversas (corrosi

adversas (corrosióón, n, impacto, UVA, etc.) impacto, UVA, etc.)

APLICACIONES APLICACIONES

Permite la sinterizaci

Permite la sinterizacióón y deposicin y deposicióón del recubrimiento de n del recubrimiento de una gran variedad de composiciones

una gran variedad de composiciones ““TAILOR MADETAILOR MADE”” en en sustratos como cristal, cer

sustratos como cristal, ceráámicas, metales, minerales y micas, metales, minerales y pláplásticos.sticos.

MMéétodostodos

Inmersi

Inmersióónn

SPRAY COATING

FLOW COATING

ALTA PROTECCION Y GRAN ABANICO DE PROPIEDADES FUNCIONALES ALTA PROTECCION Y GRAN ABANICO DE PROPIEDADES FUNCIONALES

APLICACIONES APLICACIONES

APLICACIONES APLICACIONES

SpinSpin coatingcoating

EPD EPD

((ElectrophoreticElectrophoretic deposition)deposition)

Endurecido Endurecido

Temperatura ambiente.

Temperatura ambiente.

Horno Horno

Rayos UVA

Rayos UVA

LIMPIEZA

LIMPIEZA SPRAY SPRAY INMERSI

INMERSIÓÓNN ENDURECIDOENDURECIDO Limpieza el sustrato por ultrasonido + agente tenso activo. + Temperatura <100 ºC

Aplicación por inmersión, spray, etc…

Extracción y evaporación (tiempo y proceso de gelatinación)

Secado temperatura ambiente, horno, UVA.

APLICACIONES APLICACIONES

Proceso Industrial Proceso Industrial

Obtenci

Obtencióón de un Soln de un Sol-Gel-Gel Precursores (Composici Precursores (Composición)ón) Soluci

Solución ón pHpH Tipo Solvente Tipo Solvente

Solvente/precursor ratio Solvente/precursor ratio Reacci

Reacción temperaturaón temperatura Sol concentraci

Sol concentracióónn Sol viscosidad Sol viscosidad Sol densidad Sol densidad Sol estabilidad Sol estabilidad Tiempo reacci

Tiempo reaccióón y n y peptizacion

peptizacion

Inmersi

Inmersióón / extraccin / extraccióónn Tiempo inmersi

Tiempo inmersióónn Velocidad de extracci Velocidad de extraccióónn

SíSíntesisntesis Tiempo Tiempo

Temperatura Temperatura Sintetizado Sintetizado AtmóAtmósferasfera

Sustrato Sustrato

(Al, Acero, pl

(Al, Acero, pláástico stico minerales, etc.) minerales, etc.) Limpieza

Limpieza

APLICACIONES APLICACIONES

PARAMETROS QUE INFLUYEN EN EL PROCESO Y EN PARAMETROS QUE INFLUYEN EN EL PROCESO Y EN LAS PROPIEDADES DEL RECUBRIMIENTO

LAS PROPIEDADES DEL RECUBRIMIENTO

Soluci

Solucióón a medidan a medida

‰‰ No requiere un proceso sofisticado de aplicacióNo requiere un proceso sofisticado de aplicación, equipo de n, equipo de aplicaci

aplicacióón industrial de bajo coste n industrial de bajo coste

‰‰ Libre de cromo y materiales contaminantesLibre de cromo y materiales contaminantes

‰‰ Temperatura de secado relativamente bajaTemperatura de secado relativamente baja (temperatura ambiente / menos de 200

(temperatura ambiente / menos de 200 ººCC))

‰‰ Gran eficiencia con capas muy finas de tan solo unas micras.Gran eficiencia con capas muy finas de tan solo unas micras.

Propiedades

Propiedades multifuncionalesmultifuncionales. Gran abanico de composiciones . Gran abanico de composiciones y propiedades aportando valor a

y propiedades aportando valor aññadido al producto final.adido al producto final.

‰‰ Gran eficiencia con capas muy finas de tan solo unas micras.Gran eficiencia con capas muy finas de tan solo unas micras.

VENTAJAS SOBRE OTROS PROCESOS DE VENTAJAS SOBRE OTROS PROCESOS DE

PROTECCION PROTECCION

ALTA PROTECCION Y GRAN FUNCIONALIDAD ALTA PROTECCION Y GRAN FUNCIONALIDAD

Recubrimientos de alta eficiencia. Bajos coste Recubrimientos de alta eficiencia. Bajos coste econóeconómico : bajo consumo de material.mico : bajo consumo de material.

Gran abanico de superficies a proteger con una Gran abanico de superficies a proteger con una capa muy fina.

capa muy fina.

Gran protecci

Gran proteccióón frente la corrosin frente la corrosióón.n.

Superficies de dise

Superficies de diseñño decorativo.o decorativo.

Gran resistencia a temperaturas muy altas Gran resistencia a temperaturas muy altas 1000º1000ºCC..

Caracter

Caracteríísticas de sticas de antianti rallado rallado

Abanico de propiedades funcionales de gran Abanico de propiedades funcionales de gran valor a

valor aññadidoadido

Importantes

Importantes ventajasventajas parapara el clienteel cliente

Pruebas niebla salina:

Pruebas niebla salina:

Directiva Europea 2007:

Directiva Europea 2007:

Uni Uni ó ó n Europea: n Europea:

Prohibici

Prohibició ón de cromo n de cromo Cr Cr (VI+) en la (VI+) en la producci

producci ó ó n de componentes de la n de componentes de la industria de automoci

industria de automoci ó ó n. n.

COV Componentes Org

COV Componentes Org á á nicos Vol nicos Vol á á tiles tiles

Alternativa: Nanotecnologia qu

Alternativa: Nanotecnologia qu í í mica mica

Libre se cromo

Libre se cromo Cr(VICr(VI+) y otros metales +) y otros metales pesados

pesados Reducci

Reduccióón de n de prepre--tratamiento desde 12 tratamiento desde 12 pasos a 3 pasos

pasos a 3 pasos

Capas finas, muy econ

Capas finas, muy econóómico por elevado mico por elevado rendimiento

rendimiento

Propiedades elevadas Propiedades elevadas

Cantidades de recubrimiento y cromado Cantidades de recubrimiento y cromado

(g/cm(g/cm²² área de aluminio protegida)área de aluminio protegida)

Agua Disolvente Aditivos Aglutinantes Cromados

1K Cc 2K Cc Agua Cc Polvo Cc Nano

Propiedades medioambientales Propiedades medioambientales

Emisi

Emisióón COV (g/n COV (g/mm²² áárea protegida)rea protegida)

Fase de uso Aplicación Producción de recubrimiento

1K Cc 2K Cc Agua Cc Polvo Cc Recubrimiento Nano

Propiedades medioambientales

Propiedades medioambientales

Cantidades desechos Cantidades desechos (g/m (g/m ² ² area protegida) area protegida)

Residuos radioactivos Residuos tóxicos Desecho domestico Desecho industrial

1K Cc 2K Cc Agua Cc Polvo Cc Recubrimiento Nano

Propiedades medioambientales Propiedades medioambientales

Propiedades Funcionales:

Propiedades Funcionales:

Grosor de capa:

Grosor de capa:

Transparente:

Transparente: 5μ5μmm Pigmentado:

Pigmentado: 55--1515μμmm Adhesi

Adhesióón:n:

Metales (Aluminio, Magnesio, Aceros) Metales (Aluminio, Magnesio, Aceros)

Vidrio/Cer

Vidrio/Cerámica / Mineralesámica / Minerales PolPolíímerosmeros

PlPláásticossticos Textil

Textil

Propiedades de valor a

Propiedades de valor a ñ ñ adido adido

Fácil limpieza Anti vaho

Transpirable Anti huella

Auto limpiante Anti bacteria Termo aislante Purificador aire

Funcionalidad

Funcionalidad autolimpiante autolimpiante

Rotulado org

Rotulado orgáánico naranja:nico naranja:

08:00 09/06/2007

08:00 09/06/2007 18:00 09/06/200718:00 09/06/2007 08:00 10/06/200708:00 10/06/2007

Funcionalidad

Funcionalidad anti anti poluci poluci ó ó n n

Aplicaciones transporte Aplicaciones transporte

Piezas de montaje para la industria Piezas de montaje para la industria autom

automóóvil.vil.

Componentes de aluminio, acero y magnesio Componentes de aluminio, acero y magnesio (Partes de motor, cubiertas, frenos. Etc.)

(Partes de motor, cubiertas, frenos. Etc.) Parabrisas y espejos e interiores.

Parabrisas y espejos e interiores.

Protecci

Proteccióón frente la corrosin frente la corrosióón de alta n de alta temperaturas

temperaturas Capa

Capa antianti--adherente (ej. Fáadherente (ej. Fácil limpieza)cil limpieza) Autolimpiantes por rayos UVA

Autolimpiantes por rayos UVA

Ejemplos de aplicaciones:

Ejemplos de aplicaciones:

Sector autom

Sector autom ó ó vil vil

(Intercambiadores/Aire acondicionado

(Intercambiadores/Aire acondicionado ) )

Unidad de refrigeramiento en maquinaria Unidad de refrigeramiento en maquinaria de mineria industrial

de mineria industrial

Unidad de refrigeramiento en maquinaria Unidad de refrigeramiento en maquinaria textil industrial

textil industrial

Solucion Tradicional:

• Uso de filtros

• Mantentenimiento seguido con aire comprimido

Requisitos y necesidades del cliente Requisitos y necesidades del cliente

•• Eliminar o reducir mantenimiento.Eliminar o reducir mantenimiento.

•• Mantenimiento es muy costoso.Mantenimiento es muy costoso.

•• Incrementa coste y dedicaciIncrementa coste y dedicacióón de personaln de personal

•• Las unides de refrigeramiento deberian fucionar sin Las unides de refrigeramiento deberian fucionar sin mantenimiento durante la vida util del producto.

mantenimiento durante la vida util del producto.

Matentenimiento

Uncoated part

Cleaning of Heat-Exchanger

Coating process

Coated part

Flow of coating process:

Ejemplo: 500 h niebla salina

Convencional NTC

2. Junio 2006 7. Noviembre 2006 18. Abril 2007 14. Septiembre 2007

Resultados

Las superficies se mantienen impolutas

- Cambio continuo de filtros, limpieza del equipo a fondo cada año.

- Filtro obstruido cada 15 días, unidad interior contaminado por aceites, partículas...

- Bajo rendimiento, alto consumo energético.

Equipo de refrigeramiento en la unidad Equipo de refrigeramiento en la unidad elctrica de control

elctrica de control

- Sin necesidad de filtros, la unidad se ecuentra limpia e impoluta.

- Examination por endoscopia, laminas sin aceite o cantaminación.

Equipo de refrigeramiento en la unidad Equipo de refrigeramiento en la unidad elctrica de control con recubrimiento nano elctrica de control con recubrimiento nano

Resumen análisis energético y comparación.

•La energía de consumo se reduce un 30% en comparación a recubrimientos convencionales.

•Resultado a una reducción de CO₂ de un 30%.

1092

0 kg 500 kg 1,000kg 1,500 kg 2,000kg 2,500 kg 3,000 kg 3,500kg

Limpio Sucio Diferencia

Únicamente un 3% de gases contaminantes se emiten por agentes de refrigeración . 97% so el resultado del consumo energéticos de unidades de refrieración..

Beneficios:

•Reducción de la adhesión de partículas, polvo y polución. Incrementa la vida útil del intercambiador y reduce el mantenimiento.

• De uso en unidades industriales desde el año 2000

• Reduce gastos e energía, solución respetuosa al medio ambiente

• Mejora la eficiencia funcional, gran protección frente la corrosión.

• En un gran abanico de aplicaciones industriales se omite le uso de filtros.

• Probidades de fácil limpieza.

Llantas de aluminio Llantas de aluminio con Recubrimiento con Recubrimiento ffácil limpieza y alta ácil limpieza y alta

protecci

proteccióón frente n frente la corrosi

la corrosióónn

Aplicaciones Transporte p

Aplicaciones Transporte p ú ú blico blico

2

TapóTapón de tanque n de tanque con recubrimiento con recubrimiento

nano color nano color

metmetáálicolico

Expuesto en la IAA 2003

Expuesto en la IAA 2003

MERCADO PERSPECTIVAS MERCADO PERSPECTIVAS

Cifras mercado Europeo, 12.000 millones de euros Cifras mercado Europeo, 12.000 millones de euros

en el 2000, Mas de 300.000 millones de euros para el en el 2000, Mas de 300.000 millones de euros para el aañño 2015 y a un billo 2015 y a un billóón despun despuéés de esa fecha.s de esa fecha.

““TowardsTowards a a EuropeanEuropean StraStra--tegtegy y forfor nanotechnologynanotechnology””, , Comunicaci

Comunicacióón de la Comisin de la Comisióón EU (COM 2004) n EU (COM 2004)

Cifras

Cifras mercadomercado Americano, Americano, expectativa de alcanzar

expectativa de alcanzar mmáás de $500 millones s de $500 millones

en 2011 (crecimiento anual 8.7% a

en 2011 (crecimiento anual 8.7% añño).o).

Mercado Mundial Mercado Mundial

Mercado global de las nanopinturas en Mercado global de las nanopinturas en

2006 fue de $1 bill

2006 fue de $1 bill ó ó n. Expectativas de n. Expectativas de crecimiento $1.4 billones en 2011 con crecimiento $1.4 billones en 2011 con un 6.3% de incremento de 2006 a 2011.

un 6.3% de incremento de 2006 a 2011.

(CTC Centro Tecnol

(CTC Centro Tecnol ó ó gico de componentes) gico de componentes)

Perspectiva Global:

Perspectiva Global:

Gran potencial en m

Gran potencial en m ú ú ltiples ltiples aplicaciones.

aplicaciones.

Uso como alternativa ecol

Uso como alternativa ecol ó ó gica y gica y econ econ ó ó mica a recubrimientos mica a recubrimientos

convencionales.

convencionales.

Se abren nuevos campos de Se abren nuevos campos de

aplicaci

aplicaci ón e investigaci ó n e investigaci ó ó n. n.

Agradecimientos:

Agradecimientos:

technological centre of components