ADIMME, AIJU, y la UPV, investigan alternativas viables para eliminar la toxicidad de los procesos de metalizado de plásticos ABS destinados a la automoción
La iniciativa METNET “Investigación industrial de nuevas soluciones de mordentado limpio sin generación de residuos peligrosos” financiada por la Agencia Valenciana de Innovación, AVI, y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, FEDER, persigue el desarrollo de un proceso que permita la eliminación de productos químicos peligrosos en el metalizado del plástico ABS.
El Instituto Tecnológico de Producto Infantil y Ocio, AIJU, el Instituto Tecnológico Metalmecánico, Madera, Mueble, Embalaje y Afines, AIDIMME, y la Universidad Politécnica de Valencia, UPV, impulsan este ambicioso reto bajo la coordinación de la empresa SATIS coating, y la colaboración de Aquasolvent.
El proyecto pretende así investigar alternativas industrialmente viables para el sector del automóvil que permitan eliminar el impacto medioambiental negativo y los riesgos para la salud inherentes a estos productos, y que conduzcan a la obtención de recubrimientos metálicos con las mismas prestaciones alcanzadas por los procesos convencionales utilizados en la actualidad.
Mordentado muy extendido
Durante las últimas décadas los procesos de metalizado de plásticos han cobrado una fuerza creciente en sectores como la automoción, los accesorios de baño y cocina, las tapas de los cosméticos, la línea blanca (electrodomésticos), la línea marrón (imagen y sonido) o la electrónica, entre otros muchos.
La búsqueda de materiales ligeros para rebajar el peso de los automóviles ha generalizado el uso de resinas como el ABS, el ABS/PC, y las poliamidas, que presentan buenas cualidades mecánicas, y con acabados metálicos obtenidos mediante procesos de metalizado.
El proceso
El proceso convencional de metalizado de plásticos se realiza mediante tecnologías de deposición electrolítica, que implican un material conductor. Para conseguir que la superficie del plástico presente la conductividad suficiente en los procesos galvánicos, el plástico debe someterse a pretratamientos que culminan con la reducción química de níquel o cobre sobre la superficie, proporcionando la capa metálica necesaria para la subsiguiente deposición electrolítica de los metales.
Las etapas de preparación claves son las siguientes:
- Mordentado: se realiza sumergiendo las piezas de plástico en una solución concentrado de ácido crómico y sufúrico en caliente. El crómico oxida la superficie del plástico produciendo microcavernas que alojarán en una etapa posterior núcleos de paladio que serán los que promoverán la reducción química del níquel o cobre químico.
- Activado: pasando las piezas mordentadas por una solución que contiene paladio y sales de estaño, partículas de paladio quedan atrapadas en las cavernas formadas por el proceso de mordentado, formando una película que catalizará la reducción posterior del níquel o cobre.
- Níquel químico (o cobre químico): la reducción química del metal en una solución que contiene un reductor químico proporciona un film metálico adherente sobre el que se podrán producir las posteriores etapas de deposición electrolítica.
La etapa de mordentado del proceso convencional de metalizado de plástico constituye el mayor problema medioambiental y de seguridad laboral de todo el proceso.
El cromo hexavalente presenta características de toxicidad y carcinogeneidad severas. Es por ello, que la reglamentación REACH ha incluido el óxido de cromo entre las sustancias a restringir.
En la actualidad, las empresas químicas que desarrollan productos para el metalizado de ABS están tratando de sustituir el mordentado crómico por otro basado en permanganato potásico.
Este compuesto, aunque menos peligroso que el crómico, también es tóxico, irritante y puede producir mezclas explosivas. Su utilización y manejo son peligrosos para la salud y el impacto medioambiental también es pernicioso.
Las claves: objetivos
La propuesta del proyecto es tratar de abordar la solución de la eliminación del crómico y permanganato potásico desde tres enfoques distintos.
En los dos primeros se incidirá no solo en el tratamiento de metalizado, sino que se apuntará el proceso de inyección del plástico con vistas a simplificar las etapas posteriores del metalizado.
En la tercera se atacará directamente el problema del mordentado químico obviando la necesidad de modificar el proceso de inyección.
Las alternativas serán las siguientes:
- Compounding de ABS con una capa conductora en superficie: se trata de eliminar la necesidad de los pretratamientos encaminados a producir la capa metálica necesaria para la subsiguiente deposición electrolítica de los metales. Se producirán piezas por inyección bimateria donde el cuerpo de las piezas estará compuesto de ABS convencional y una capa superficial de plástico conductor.
- Compounding de ABS con una capa superficial con cargas de sacrificio: se pretende reproducir el efecto de mordentado en la superficie del plástico produciendo microcavernas que alojarán en una etapa posterior núcleos de paladio, igual que en el proceso convencional, pero eliminando la utilización de oxidantes peligrosos como el crómico y el permanganato. Para ello se utilizará también la inyección bimaterial en la que la superficie estará constituida por ABS con cargas de nanopartículas de “sacrificio”, como óxido de cinc y/o carbonato cálcico. La superficie así formada será atacada con un decapado ácido que disolverá las nanopartículas dejando microcavernas en los sitios desalojados listas para adsorber los núcleos de paladio.
- Mordentado limpio sin generación de residuos utilizando diferentes soluciones acuosas oxidantes: se ensayarán distintas formulaciones para determinar si producen la necesaria modificación de la superficie del ABS como para que adsorba los núcleos de paladio que promoverán la posterior deposición del níquel químico.
Línea de I+D de Economía Circular
Estrategias orientadas a promover un cambio del modelo de gestión de residuos. Cambios en los modelos de producción y consumo que impliquen reciclar, reutilizar materiales y productos todas las veces posibles, aumentando el uso ecológico de los recursos, su ciclo de vida.
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Número de proyecto: 22200067
Expediente: INNEST/2022/89
Duración: Del 01/10/2022 al 30/09/2024
Coordinado en AIDIMME por: LUJAN GARCIA,PEDRO TOMAS
Línea de I+D: ECONOMÍA CIRCULAR
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