Resinas y fibras biológicas, para piezas reciclables, reprocesables y reparables
04/12/2020
El proyecto europeo Ecoxy, en el que ha participado el centro tecnológico Aitiip, ha desarrollado resinas y fibras de origen “bio” para producir piezas reciclables, reprocesables y reparables.
Recientemente se presentaron en la sede de Aitiip en Zaragoza los resultados del proyecto Ecoxy. Con una duración de tres años y medio y un presupuesto de cerca de cinco millones de euros; aportados por la Unión Europea, en el proyecto han participado 12 socios de ocho países.
El objetivo de Ecoxy era el desarrollo de materiales termoestables y sostenibles; compuestos por resina de origen vegetal y refuerzos de fibra de lino o PLA biobasado. Dichos materiales habían de ofrecer tres ventajas competitivas: reparabilidad, reprocesabilidad y reciclabilidad (las famosas 3R).
Los nuevos materiales
La innovadora composición de estos materiales permite que las piezas fabricadas con ellos puedan ser recuperadas al final de su vida útil, de forma casi ilimitada.
Por otro lado, los materiales compuestos curados (mediante una reacción química que transforma el líquido en sólido) permiten también su reprocesamiento. De esta manera, se pueden modificar morfológicamente para volver a producir una nueva pieza. Esto permite también su reparabilidad; porque, al aplicarse calor y presión, microgrietas o irregularidades se pueden arreglar.
En el marco del proyecto Ecoxy se han fabricado con este nuevo material respaldos de asientos traseros de coches y perfiles de ventanas. En estas aplicaciones, las propiedades mecánicas del material han sido validadas por compañías de los respectivos sectores.
Dado que los sistemas de resina epoxy convencionales que utilizan las aplicaciones de los sectores aeronáutico y eólico no son reprocesables, los resultados de Ecoxy suponen un avance muy importante.
En este sentido, el logro del proyecto ha sido hacer reaccionar la resina con endurecedores, obteniendo matrices termoestables reprocesables. Así, se han logrado desarrollar estas funcionalidades avanzadas empleando procesos químicos de vanguardia. Aquí han jugado un papel fundamental los trabajos previos realizados por CIDETEC, entidad coordinadora del proyecto.
Dos procesos
Dos han sido los procesos empleados en el marco del proyecto para la fabricación de las piezas estudiadas. Así para los perfiles de ventana se ha empleado la técnica de pultrusión. Este proceso consiste en introducir los hilos de fibra en un baño de resina, darles la forma deseada y retirar toda la resina sobrante. Seguidamente, los filamentos se introducen en un molde atemperado. En función de la velocidad, la temperatura del molde y el tiempo de resiliencia (tiempo que tarda el material en recorrer el molde), se obtiene el composite.
En cuanto a los respaldos para asientos traseros de vehículos se han fabricado mediante WCM (Wet Compression Moulding). Este proceso para producir composites utiliza un molde cerrado en el que se colocan las telas en las cuales se ha vertido previamente la resina. Luego se aplica presión y temperatura para su curado. De esta manera, se asegura que la pieza final está completamente llena.
Ventajas
Los plásticos y materiales compuestos desarrollados en el marco de Ecoxy suponen una solución perfectamente válida para muchos sectores industriales y una alternativa real sostenible a otros meteriales.
En este sentido, sus ventajas de diseño, facilidad de montaje, y mantenimiento plantean nuevos horizontes en términos de sostenibilidad y competitividad industrial. Un ejemplo concreto de aplicaciones perfectamente aplicables es el sector de la construcción. Aquí las posibilidades de los nuevs materiales contemplan los aditivos que otorgan propiedades ignífugas a distintos elementos y que optimizan la temperatura interna de los edificios, manteniendo un calor homogéneo.
Otros sectores indicados para los nuevos materiales, por las ventajas que aportan son los relacionados con la movilidad (automoción, aeronáutica), las energías renovables (parques eólicos) y las infraestructuras marítimas. Se trata de sectores expuestos a condiciones ambientales muy agresivas para otros materiales como los metales.
Más detalles del proyecto Ecoxy
La tecnología 3R de CIDETEC, coordinador de este proyecto, ha sido validada a lo largo de toda la cadena de valor. Así, por ejemplo, las firmas Specific Polymers y CNRS se encargaron de seleccionar la fuente de origen vegetal de la que obtener las resinas epoxy y de escalar el proceso de síntesis. Por otro lado, Weverij Flipts & Dobbels mejoró el tejido de fibras de lino. Por su parte, Centexbel se centró en el desarrollo de telas de PLA (material termoplástico que permite personalizar las funcionalidades de los refuerzos utilizados en cada pieza). En cuanto al papel de Avantium, fue el uso de huminas como aditivo para las fibras de PLA.
Con todos los componentes del composite correctamente diseñados, el centro tecnológico alemán Fraunhofer ICT y el español Aimplas trabajaron a escala piloto para generar demostradores de material compuesto para automoción y construcción. Las validaciones de los demostradores generados por Fraunhofer ICT y Aimplas las realizaron los centros Ricerche Fiat, para automoción; y Bergamo Technology, para construcción.
ECRT trabajó en la optimización del proceso de molido de los composites de ambos sectores y su posterior cribado. Finalmente, Aitiip se encargó de desmostrar la viabilidad de las 3R en el composite (matriz mezclada con refuerzo) a escala piloto.
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