Reducción de tamaño de particulas de polvos de TiO2 para recubrimientos industriales

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Universidad Autónoma de Nuevo León
Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Ingeniería en materiales

Proyecto de investigación

TITULO DEL PROYECTO:

Reducción de tamaño de particulas de polvos de TiO2 para recubrimientos industriales

Presenta

Óscar Ordaz Altamirano

Matricula

1570103

Asesores de Proyecto

Dra. Dora Irma Martínez Delgado UANL

 Ing. Johann Martínez Niño Akzo Nobel

                               Ciudad Universitaria                                          Octubre 2014

Índice

Resumen

El gran desarrollo de avances tecnológicos en materia de ingeniería industrial aunado al rápido crecimiento de  mercados emergentes, ha impulsado a numerosas empresas a desarrollar Pinturas y recubrimientos que ofrezcan el mayor rendimiento alargando la vida de los objetos y herramientas que estos protegen, se sabe que el espesor de un recubrimiento es sumamente importante cuando se habla de deformaciones plasticas y va intimamente ligado con la composición quimica, el uso de resinas, pigmentos, solventes; para recubrimientos con tonalidades claras y blancas el uso de oxidos de titanio como pigmento es de suma importancia, a diferencia de otros compuestos usados en el mercado, con este se alcanzan niveles elevados en opacidad de blancos, ademas de mantener sus propiedades y estetica aun con exposicion frecuente a la luz solar, presentan alta resistencia ante ambientes corrosivos y ataques quimicos, por ello la reducción del tamaño de particula de TiO2 es vital para el aumento de opacidad en las peliculas polimericas, lo que deriva la reducción de materia prima al conseguir menores espesores debido a una mayor homogenizacion del TiO2 en la solución quimica.

Teniendo en cuenta el uso adecuado de estos procesos la finalidad de este Proyecto radica en proporcionar de la manera más metódica y descriptible el desarrollo de un recubrimiento a base de oxido de titanio con un mayor rendimiento, haciendo uso de propelas de agitación que aumenten el esfuerzo cortante entre las particulas de TiO2, para aumentar la fineza de polvos y lograr asi una mejor homogenización, un menor espesor en la pelicula polimerica capaz de cubrir con las normas y estandares  demandantes, y estudiar los resultados obtenidos y compararlos con las respuestas de otros recubrimientos de distintos espesores.

Introducción

Muchos años de investigación han dado como resultados diferentes formulas y procesos para reducir los espesores en recubrimientos a base de oxidos de titanio, unos con mejores propiedades mecánicas que otros, pero con costos de producción altos, es por eso que hoy en día se presenta como uno de los mayores desafíos de ingenieria industrial. El dióxido de titanio es de suma importancia en la industria como pigmento blanco ademas de ser utilizado en proceos de oxidación avanzada fotocatalizada y destacarse por sus propiedades de estabilidad química, dispersión, y biocompatibilidad al no presentar riesgos severos a la salud.

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Figura 1.1 Representación grafica de particulas de polvo de oxido de titanio, (a) las particulas tienen un mayor tamaño por lo cual la luz penetrara mas en el recubrimiento, provocando una menor opacidad, mientras que en la figura (b) se puede notar una mayor grado de homogenizacion de las particulas, la luz no pentrara tan facil, la opacidad aumenta, asi como la fineza y otras propiedades fisicas, quimicas y mecanicas se veran favorecidas.

El tamaño teórico óptimo de particula del TiO2 radica entre 0.2 y 0.3 µm , se puede concebir un mayor tamaño, ya que este incrementa debido a la formacion de aglomerados durante la manipulación del proceso de desarrollo, este fenomeno se puede revertir considerablemente gracias al uso de propelas y  pre-agitación con solventes, ayudando a pulverizar dichos aglomerados ayudando al mismo tiempo a la homogenizacion de particulas de TiO2 en la solución.

La presencia de estos aglomerados tiende a afectar negativamente a las propiedades de uso final del recubrimiento. La energía de la simple agitación del TiO2 en la solución no es suficiente como para superar las fuerzas de atracción de partículas que impiden la desintegración de los aglomerados, pero es lo necesario como para contribuir considerablemente en la reducción de tamaño de partículas de polvos del oxido. 

Planteamiento del problema

Actualmente la industria en recubrimientos ha encaminado sus avances tecnológicos en desarrollar  peliculas polimericas mas delgadas, debido a la demanda de recubrimientos que ofrescan tonalidades mas claras, que soporten condiciones extremas de corrosión (como linea blanca) o fuertes exposiciones a la luz solar (pintura automotriz) , el oxido de titanio nos ofrece estas posibilidades pero a un precio muy alto, los avances en materia de procesos de reducción de particulas de polvos de TiO2 contribuyen en un paso muy lento a un costo muy excesivo.

Hoy en día estas tendencias nos han llevado muy lejos en cuanto a materia de investigacion se refiere, intentando incorporar todas las variables posibles en modelos matematicos que simulen los procesos de reducción de particulas de polvos, abarcando al límite el uso de tecnologías en diseño, producción y ajustes de formulas quimicas para recubrimientos, lo cual vuelve cada vez más complicado su desarrollo, ya que el uso adecuado de temperaturas, la composición elemental de materias primas, rutas de enfriamiento, superficies de aplicación, se deben tomar en cuenta minuciosamente, con esto el más mínimo cambio o alteración de una de estas variables afectara directamente las propiedades de las peliculas polimericas.

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