La nanotecnología tiene un impacto significativo y positivo en el recubrimiento en polvo desde el 2008, son varias las innovaciones que mejoran el rendimiento, la calidad, resistencia a la corrosión, eficiencia y la aplicación de estos recubrimientos. ¿Pero que es la nanotecnología? Es el área de la ingeniería que se basa en el estudio, control e integración de materiales a escala nanométrica. Estamos hablando de partículas de entre uno y 100 nano milímetros. Una sola hoja de papel mide 100.000 nm, por lo que estamos hablando de partículas extremadamente pequeñas. En informática, hay algunos transistores que ahora se encuentran en la nano escala. Son medidas más pequeñas que el espesor de un cabello y es más pequeña incluso que un glóbulo rojo.
Foto. Revista de la UNAM México
Existen diferentes nanomateriales que se utilizan dependiendo de la necesidad, de la forma y de la necesidad de uso de la partícula. Por las que se conoce el recubrimiento en polvo es su excelente propiedad mecánica y la resistencia a la corrosión. Obviamente también tiene propiedades estéticas, pero en este artículo se tratará de las propiedades protectoras del recubrimiento. Estas propiedades se mejoran con los componentes que contiene esta nanotecnología para recubrimientos. Al momento de este articulo existen tres dimensiones;
- La dimensión cero, son partículas individuales, actúan solas, tienen la particularidad de ser creadas para funciones específicas. Beneficios y usos: Están ayudando a que los productos químicos de pretratamiento reduzcan el uso de agua y energía, aceleren el tiempo del proceso, no produzcan lodos durante el proceso y además son libres de cromo y fosfatos para proteger el medio ambiente».
- La dimensión uno, son nano tubos utilizados para transportar partículas y electrones. Son usados como aislantes térmicos. Beneficios y usos: Medios de transporte y recubrimientos aislantes.
- La dimensión dos, son nano láminas que ayudan a proteger los sustratos de agentes corrosivos entre otros. Por ejemplo, el grafeno. Beneficios y usos: Capa protectora para el sustrato.
La plataforma de artículos y publicaciones sobre nanomateriales AZoNano en su artículo de noviembre del 2003 informa que el avance de los nanomateriales en la pintura en polvo fue anunciado y explicado públicamente por PPG Industries en la solicitud de patente de EE.UU. 2003/0166758 (septiembre de 2003, Oficina de Patentes y Marcas de EE.UU.). PPG es uno de los mayores productores mundiales de recubrimientos para el transporte, transparencias para aviones, vidrio plano y fabricado, productos químicos especiales y recubrimientos arquitectónicos. En la solicitud de patente, PPG informa que solo una adición del 1 % (en peso) de las complejas nanopartículas de óxido de NanoProducts mejora significativamente el rendimiento que se puede lograr con los recubrimientos en polvo. PPG explica: “Por lo general, se requieren composiciones de recubrimiento para proporcionar propiedades óptimas, p. apariencia y/o resistencia a la corrosión, con un espesor de película mínimo. Por ejemplo, en la industria automotriz, normalmente se requiere que las capas superiores transparentes tengan espesores de película curada no superiores a 75 micrones. Un espesor de película más bajo reduce los costos de material y el aumento de peso de los artículos recubiertos. Sin embargo, a medida que la densidad de la película de una composición de recubrimiento aplicada disminuye por debajo de 75 micrones, la apariencia del recubrimiento se degrada de manera bastante precipitada”. Se descubrió que los recubrimientos en polvo de PPG con materiales a nanoescala de NanoProducts superan este problema y ofrecen un rendimiento visual significativamente mejorado, incluso cuando se reduce el espesor del recubrimiento.
En cuanto a la prevención de la corrosión, son los inhibidores de corrosión que contienen los nanocontenedores los cuales se incrustan en el recubrimiento en polvo los que protegen y reparan el recubrimiento. Cuando el recubrimiento se daña, estos nanocontenedores liberan sus inhibidores, evitando la aparición de corrosión. Tiene además propiedades de barrera, las nanopartículas pueden mejorar las propiedades de barrera de los recubrimientos en polvo al reducir la permeabilidad del agua y el oxígeno, mejorando así la capacidad del recubrimiento para proteger los sustratos de la corrosión.
El uso de nanopigmentos permite obtener una mejor estabilidad a los rayos UV permitiendo una mayor retención del color y resistencia a la decoloración. Las superficies superhidrófobas y autolimpiantes son características anticorrosivas que hacen que las superficies se limpien solas. El agua y la suciedad se repelen fácilmente, lo que reduce los requisitos de mantenimiento y previenen la corrosión del sustrato.
En cuanto a las propiedades mecánicas y de durabilidad, son los aditivos nanocerámicos como nanotitania (TiO2) o nanoalúmina (Al2O3) los que le ayudan a mejorar la dureza y la resistencia a la abrasión. Y la inclusión de nanopartículas en la matriz polimérica de los recubrimientos en polvo son los que mejoran sus propiedades mecánicas, dando lugar a recubrimientos que son más resistentes a rayones, impactos y otras formas de desgaste que otras pinturas en polvo. Los nanomateriales pueden ayudar a crear recubrimientos en polvo que mantienen la flexibilidad y no se agrietan ni se pelan bajo tensión, lo que los hace adecuados para aplicaciones que involucran sustratos flexibles.
El espesor de recubrimiento reducido es una de las mejoras que trae los nanomateriales. El rendimiento mejorado de los recubrimientos significa que las capas más delgadas pueden lograr las mismas propiedades protectoras y estéticas que los recubrimientos convencionales más gruesos, lo que genera ahorros de material y menos desperdicio.
Nuevos usos de los recubrimientos en polvo que contienen Nanomateriales
En el área de la medicina y nuevos requisitos de esterilidad han aparecido los recubrimientos antimicrobianos, la incorporación de nanopartículas de plata u otras nanopartículas antimicrobianas en recubrimientos en polvo puede proporcionar superficies con propiedades antimicrobianas duraderas, haciéndolas adecuadas para entornos estériles, limpios, médicos y/o de procesamiento de alimentos.
En el área de conductividad térmica y eléctrica, la adición de nanopartículas conductoras, como nanotubos de carbono (CNT) o grafeno, puede impartir conductividad eléctrica a los recubrimientos en polvo, lo cual es útil para aplicaciones que requieren protección contra descargas electrostáticas (ESD). Se está utilizando para la protección contra incendios en los vehículos eléctricos debido a las temperaturas que alcanzan las baterías en el momento de la carga. Los recubrimientos de protección dieléctrica se utilizan para evitar interferencias electromagnéticas. Revestimientos de gestión térmica de las temperaturas exteriores, por lo que las baterías están protegidas de las bajas temperaturas en países con climas extremos.
Conclusión
El nano recubrimiento ofrece una gran cantidad de beneficios como protección contra la corrosión, protección contra el agua y el hielo, reducción de la fricción, autolimpieza, resistencia al calor y la radiación y gestión térmica. La nanotecnología es el futuro de los recubrimientos, tanto en el pretratamiento como en la pintura en polvo. Estamos ante un desarrollo que mejorara el desempeño de la protección de los sustratos con el uso de los nano materiales en la pintura en polvo.
Bibliografía
Nanotechnology And Powder Coatings – New ProductAZoNano, Nov 2003.
Powder Coating for Industrial Finishing Applications, CCAI. 6th Edition.
Sutton, Victoria. Nanotechnology Law & Policy, Udemy Course 2017.
Zoghi, Milad. Nanotechnology: Introduction, Essentials, and Opportunities, Udemy Course 2020.
