Dra. Pilar Fagoaga Caridad Directora Tecnica I+D ALVAREZ-SCHAER,S.A. 31-3-2015 OBJETIVO PROYECTO Introduccion de los recubrimientos sol- gel en los procesos de anodizado de aluminio para el sector de la construccion, como sustituto de la etapa del sellado de capas anódicas PROCESO DE ANODIZADO DEL ALUMINIO PARA LA EDIFICACIÓN Formación de una capa de óxido de aluminio sobre la superficie del metal, por un proceso electrolítico Protección contra la corrosión y agentes químicos Espesor mínimo : 15 micras de anodizado para cumplir los requisitos de calidad Las capas son porosas y deben ser selladas para asegurar su carácter aislante www.alsan.com.es 1 INCONVENIENTES SELLADOS CLÁSICOS Sellados de hidratación: ALTO COSTE ENERGETICO Temperatura ≥ 96º-100C Duración del baño (4-5 semanas) Alto tiempo de proceso : 3 min/micra Fácil contaminación Emanación de vapores Aspecto decorativo: aparición de polvo Sellado en frío de níquel : TOXICO Y NOCIVO M. AMBIENTE Alto coste de producto químico Coste de residuos/depuración Empleo de sales tóxicas Aspecto decorativo: tonalidad verdosa SUSTITUCION SELLADOS CLÁSICOS POR TECNOLOGÍA SOL-GEL ECONÓMICO - Bajo coste energético - Productos químicos asequibles - Bajos tiempos de proceso de anodizado menos de un 50%) -Aumento de la productividad del proceso en plantas industriales ECOLÓGICO - Sin productos químicos tóxicos - Bajo coste energético CALIDAD - Sellado con alta resistencia a la corrosión - Rapidez de aplicación - Sin cambio en el aspecto natural del aluminio anodizado - Nuevas prestaciones y acabados funcionales : hidrofobicidad, propiedades mecánicas mejoradas www.alsan.com.es 2 PROCESO APLICACION 3-APLICACIÓN POR SPRAY SOL-GEL 2-Lavado corriente + Lavado 5’ a 80ºC 4-Secado en horno a 90ºC Tiempo = 20 min 1-PROCESO ANODIZADO Densidad = 1,6 A/dm2 www.alsan.com.es GARANTIZAR PROTECCION CONTRA LA CORROSION DEL ALUMINIO LÍNEA DE ANODIZADO CLÁSICA LÍNEA DE ANODIZADO CON SOL-GEL DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos 20-50 ºC (5-25 min) DESENGRASE ÁCIDO Fosfórico +aditivos 20-50 ºC (5-25 min) MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min) MATIZADO ALCALINO Sosa caustica + aditivos 50-65ºC (15-25 min) NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min) NEUTRALIZADO ÁCIDO: Sulfúrico +aditivos Temp. ambiente (1 min) ANODIZADO 15 micras(mínimo) Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC Tiempo: 35-40 min 1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V ANODIZADO 6-8 micras: Sulfúrico 18-20 % + aditivos 20 ºC Tiempo : 10-13 min 1,5-2,0 A/dm2; 18-20 V SELLADO: Agua Desmineralizada + aditivos a 98-99 ºC (3 min/micra) APLICACIÓN DEL SOL-GEL Secado 90º Tiempo : 20 min Asegurar el poder aislante y dieléctrico del anodizado www.alsan.com.es 3 ENSAYOS - OBJETIVOS TECNICOS EN ISO 2360: Medida de espesores por método corrientes de Foucault MUESTRAS ENSAYADAS SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Nº1 Nº2 Anodizado 6 µm y sellado caliente Anodizado 15 µm y sellado caliente Nº1 Nº2 Nº3 SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL Nº3 Nº4 Nº4 Espesor total : 6,4 µm Espesor total : 15,3 µm Espesor total:7,3 micras (6 anod. + 1,3 µm sol-gel) Espesor total : 22,5 micras (6 anod. + 16,5 µm sol-gel) An.6 micras y sellado solgel fórmula1: D4 An.6 micras y sellado sol-gel fórmula 2: S2 BS 6161 parte 18:1991 ENSAYO ABRASION CLARKE (Qualanod) Ensayo resistencia a la abrasión papel lija grado 00 muy fino. (dureza capa anódica) EN ISO 2813: Evaluación brillo (ángulo 60º) Objetivo : Calidad aspecto superficial-modificaciones Pérdida espesor admitido : ≤ 2 micras , Nº1 Nº2 Nº3 Nº4 Perdida espesor : 0 micras: SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor : 0 micras : SATISFACTORIO Perdida espesor > 2 micras : NO SATISFACTORIO Brillo : 26,5 % Brillo : 26,4 %: Brillo : 26,6%: Brillo: 97,6% : Nº1 Nº2 Nº3 Nº4 Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto : SATISFACTORIO Aspecto: SATISFACTORIO Aspecto NO SATISFACTORIO (exceso capa-no uniforme) ENSAYOS OBJETIVOS TECNICOS : CALIDAD DE SELLADO EN ISO 2143: Estimación de pérdida de poder absorbente mediante ensayo de gota de colorante MUESTRAS ENSAYADAS SISTEMAS CLASICOS ANODIZADO Y SELLADO C. Nº1 Nº2 Valoración Intensidad gota : 0 a 5 Admitido : Intensidad gota ≤ 2 Anodizado 6 micras y sellado caliente Anodizado 15 micras y sellado caliente Nº1 Nº2 Nº3 Nº4 SISTEMA ANODIZADO + SELLADO SOL-GEL Nº3 Nº4 An.6 micras y sellado solgel formula 1:D4 An.6 micras y sellado sol-gel formula2:S2 Gota 1 Gota 1 Gota 0 Gota 2 , EN ISO 9227: 2012. Ensayo a la corrosión en EN ISO 3210 Evaluación calidad de sellado por medida cámara de niebla salino acética (1000 horas) : de perdida masa después de la inmersión en solución fosfocrómica Nº1 Nº2 Nº3 Nº4 Admitido : Pérdida de masa ≤ 30 mg/dm2 Nº1 Nº2 Nº3 , Nº4 Perdida masa : 15,2 mg/dm2 : SATISFACTORIO Perdida masa : 18,2 mg/dm2 : SATISFACTORIO Perdida masa : 168mg/dm2 : NO SATISFACTORIO Perdida masa : 12,9 mg/dm2 : SATISFACTORIO 4 EVALUACION COSTES ENERGETICOS LUZ CONSUMO ELECTRICO Carga 60m2 (600 dm2) Densidad 1,6 (Amp/dm2)=160A/m2 Voltaje 18V Tiempo trabajo rectific. 1 Hora Potencia 172800Watios=172,8Kw Energia-hora 172,8Kw-h Tarifa 0,075€/Kw-h Micras Espesor anodizado : 0,31 x densidad (A/dm2 ) xTiempo (min) Proceso Tiempo anodizado (min.) Dif.Coste eléctrico Producción cargas/hora 6 micras 12 5 15 micras 30 2 m2/carga 60 m2/hora Kw-h/m2 €/m2 300 0,576 0,043 120 1,44 0,108 2,5 veces menos coste para anodizar 6 micras www.alsan.com.es EVALUACION COSTES ENERGETICOS GAS DIFERENCIA ENERGETICA ENTRE AMBOS PROCESOS : EN CONSUMO GAS V(litros)/m2 Diferencia Energética entre procesos (35m3 para 2 cargas/h) Q=mxCesp.xΔT Anodizado 15µm con Sellado 3 min/micra 97-100ºC 700000 Kcal para montaje con Lavado 5 min totales 80ºC 100000 consumo en mantenimiento 35000 litros 6µm + sol-gel (ΔT =20ºC respecto al sellado clásico) Exceso consumo sellado clásico por ΔT =20ºC 140000 Kcal/hora Potencia instalada horno Consumo El exceso de consumo del sellado clásico se Secado Sol-gel horno 90ºC 100000 Kcal/hora consumo en mantenimiento contraresta con el consumo extra de secado en horno necesario para el SOL-GEL PROCESO COSTE ENERGETICO GAS PARA AMBOS PROCESOS Proceso Producción cargas/hora 6 micras+solgel 5 15 micras selladas 2 m2/carga 60 m2/hora 300 consumo consumo COSTE mantenimiento Kw-h/m2 €/m2 0,387 0,009 0,968 0,023 100000 Kcal/hora 116,2 Kw-h 120 (1 Kw=860Kcal) Potencia calorifica 9800 Kcal/m3 11,395 Kwh/m3 Coste gas Kw-h 0,0239 €/m2 Gas Natural El coste en €/m2 de consumo de gas para el proceso de anodizado con sellado sol-gel se reduce a la mitad por el aumento de la productividad de pasar de procesar 120m2/hora a 300m2/hora en una línea industrial, ya que el coste de gas/m2 es similar para ambos procesos www.alsan.com.es 5 EVALUACION COSTES SELLADO COSTE SELLADO COSTE GAS Proceso €/m2 15 micras selladas caliente 0,023 6 micras+solgel D4 0,009 COSTE ELECTRICO €/m2 0,108 0,043 0,14 0,12 0,1 0,08 COSTE ELECTRICO 0,06 COSTE GAS 0,04 0,02 0 15 micras selladas caliente 6 micras+solgel D4 CONCLUSIONES Se ha conseguido un proceso de protección contra la corrosión del aluminio con una Impedancia electrica superior a 106 Proceso Ecologico:exentos de metales pesados, tóxicos y/o cancerígenos No provoca cambios en la coloración natural del aluminio anodizado Perfectamente compatible con las línea actuales Proceso competitivo desde un punto de vista económico y productivo Este proyecto ha demostrado que la tecnología sol-gel puede aplicarse industrialmente con grandes ventajas en sustitucion del anodizado clásico para su aplicación en aluminio para la edificación, aportando una gran resistencia a la corrosión y superando los estandares establecidos de calidad. 6 Alvarez Schaer, S.A. C/ Ferrol nº 15, Pol. Ind. Fuente del Jarro Paterna – Valencia – España Tel: (34) 96 134 30 33 – Fax: (34) 96 132 35 29 E-Mail: [email protected] Web:www.alsan.es Alchem, S.A. de C.V. C/Luis cerón s/n, Nave 3 Los Reyes – La Paz – Estado de México Tel: (52) 55 26 32 44 54 – Fax: (52) 55 26 34 46 80 E-Mail: [email protected] Alsan Maroc , S.A.R.L.A.U. Zone Industrielle Mghougha Route Tetouan, Allée 3, Lot 81, Local 1 Tánger – Marruecos Tel/Fax: (212) 600 01 64 06 E-Mail: [email protected] www.alsan.com.es 7