En el futuro, Las superficies interiores de aluminio también deben recubrirse de manera rentable con pinturas a base de almidón de patata. Crédito:Fraunhofer IAP
Si una superficie debe protegerse contra la corrosión, en el 80 por ciento de todos los casos, esto se lleva a cabo recubriéndolo con pinturas o barnices. Al hacerlo, la proporción de base biológica, Las soluciones ecológicas son extremadamente pequeñas. Investigadores del Instituto Fraunhofer de Investigación Aplicada de Polímeros IAP, en cooperación con el Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA, están buscando cerrar esta brecha y están desarrollando un recubrimiento rentable basado en materias primas renovables. El foco de la investigación es el almidón de patata.
Cambio climático, recursos finitos, El aumento de las cargas sobre el medio ambiente significa que cada vez más industrias se centran en la producción sostenible. Y este es también el caso de la producción de recubrimientos como pinturas y barnices. Solo en Alemania 100, Cada año se producen 000 toneladas de materiales de revestimiento para la protección contra la corrosión. Sin embargo, en el pasado, las pinturas y barnices con aglutinantes de base biológica o formadores de películas suelen ser demasiado costosos o no pueden cumplir los requisitos. Pero mediante el uso de almidón modificado, Los científicos de Fraunhofer IAP han encontrado una forma que incluso en este campo hace posibles soluciones sostenibles y rentables. "Hasta ahora, Los campos industriales tradicionales de aplicación del almidón han sido las industrias del papel / cartón ondulado y adhesivos, "dice Christina Gabriel, científico del Fraunhofer IAP en Potsdam-Golm. "En el campo de las pinturas y barnices, por otro lado, el almidón generalmente se usaba solo como aditivo. Con almidón como componente principal de una dispersión a base de agua, ahora tenemos resultados de adhesión muy prometedores ". En el centro de la investigación se encuentra el recubrimiento de metales para uso en interiores, por ejemplo aluminio, que se puede utilizar, p.ej. para puertas cortafuego, carcasas de ordenadores o marcos de ventanas.
De la fécula de patata al formador de películas
El uso de almidón como componente principal de pinturas y barnices planteó varios desafíos a los expertos de Fraunhofer. "Los formadores de películas deben cumplir varias tareas. Deben formar una película continua, que se adhiere bien al material del sustrato, es compatible con capas y aditivos adicionales y también puede incrustar pigmentos y rellenos, "explica Christina Gabriel." En su forma natural, sin embargo, el almidón presenta varias propiedades, que se interponen en el camino de su uso como formador de películas. Por ejemplo, no es soluble en agua fría y tampoco forma continua, películas no quebradizas. Por tanto, tuvimos que modificar el almidón para adaptarlo a las necesidades, como a pesar de todos los retos, como materia prima renovable y rentable, el almidón es de gran interés para muchos sectores ".
La solución de los científicos de Potsdam implica un paso inicial de degradación del almidón para mejorar su solubilidad en agua y el contenido de sólidos asociado posteriormente del almidón en agua. así como su capacidad de formación de película. Sin embargo, para producir un material de revestimiento a base de almidón, que es comparable con un recubrimiento convencional, esto todavía no es suficiente, como si el formador de película debería ser inicialmente soluble o dispersable en agua, Posteriormente, el revestimiento ya no debe disolverse en agua.
Por tanto, el almidón debe modificarse más. Esto se lleva a cabo mediante 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 de lo cual se reduce aún más la sensibilidad del revestimiento al agua.
Las pruebas de estabilidad para comprobar la estabilidad a largo plazo también se llevan a cabo en Fraunhofer IPA. En las pruebas los materiales revestidos se exponen a ciclos de temperatura que cambian rápidamente en una forma comprimida en el tiempo para simular el cambio de día a 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 al agua y qué tan resistente es en condiciones extremas.
Alternativa a los formadores de película a base de petróleo
En el siguiente paso, Se examina la resistencia a la corrosión y la adhesión del almidón modificado sobre diferentes sustratos metálicos. También se están probando nuevas "recetas", que están destinados a optimizar aún más las propiedades del revestimiento. "Aparte del aluminio ya probado, otros dos metales importantes, acero y acero galvanizado, deben ser probados ", afirma Gabriel." Nuestras investigaciones muestran que con su buena formación de película y muy buenas propiedades de adhesión en varios sustratos, los ésteres de almidón tienen el potencial de ser alternativas futuras a los formadores de películas a base de petróleo en la industria de los recubrimientos ".