eduardo cesar
Los lápices con la nueva mina: resistentes sin perder la suavidad y la intensidad de la escritura en el papeleduardo cesarMediante la utilización de técnicas avanzadas de caracterización, y una tecnología desarrollada en sociedad con el Laboratorio Interdisciplinario de Electroquímica y Cerámica (Liec) de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), la multinacional alemana Faber-Castell obtuvo un grafito más resistente, sin alteración de la deposición, que es la intensidad de la marca de la mina sobre el papel, y de la suavidad del producto. Las mejoras, implementadas como resultado de dos años de investigaciones, permitieron que los lápices y las minas o grafitos para portaminas alcanzasen el estándar de calidad internacional, sin por ello alterar su precio al consumidor, según informa Vladimir Barroso, gerente de Investigación y Desarrollo (I&D) de la empresa.
En la producción de lápices de grafito, la empresa es líder en Brasil, con alrededor de 2,5 millones de gruesas (unidad de medida que equivale a 12 docenas) anuales, al margen de ser la única fabricante de grafitos para portaminas del grupo en todo el mundo. De acuerdo con Barroso, la mejora de la resistencia y el mantenimiento de otras calidades de los productos asegurarán el liderazgo en el mercado nacional y ayudarán a Faber-Castell a expandir su participación hacia nuevos mercados. “Era fundamental para preservar esa participación desarrollar un producto que atendiera las exigencias del mercado internacional”, dice el profesor Edson Leite, coordinador de la investigación en el Liec, un laboratorio que integra el Centro Multidisciplinario de Desarrollo de Materiales Cerámicos (CMDMC), uno de los diez Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid) financiados por la FAPESP.
La patente del catalizador
El principal reto del equipo de investigadores consistió en llenar los poros y las fisuras dejadas en la estructura de las minas de grafito durante la etapa de quema o sinterización, que es cuando los compuestos orgánicos allí presentes se descomponen, transformándose en gas. Para ello se emplea un nanocompuesto organometálico, de moléculas orgánicas aleadas a metales, que ya había sido desarrollado y patentado por el Liec para su uso como catalizador (acelerador de reacciones químicas), principalmente en la conversión de metano y etanol en hidrógeno. “Nuestra tarea consistió en adaptar ese nanocompuesto al grafito y al proceso de producción de la empresa”, comenta Leite.
La utilización del nanocompuesto, al margen de ser compatible con el coeficiente de expansión térmica (el aumento de volumen de los materiales durante el calentamiento) y con la estructura cristalográfica (el arreglo estructural interno) del grafito, permitió un buen desempeño del producto final a un costo aceptable en el mercado. “Antes de la sociedad con el Liec, nosotros pensamos en usar un compuesto obtenido por investigadores japoneses, que costaba dos mil dólares el kilo y poseía una reducida estabilidad, y requería de cuidados especiales de transporte, almacenaje y manipuleo. El desarrollo del nuevo compuesto en el Liec llevó al producto a un costo 600 veces inferior al material japonés, sin presentar dificultades de almacenamiento y manipuleo, al margen de tener la ventaja de no contener solventes tóxicos en su composición”, dice Barroso.
El gasto adicional ocasionado por la introducción de un nuevo componente en la formulación del grafito se vio compensado, de acuerdo con el gerente de I&D de la empresa, por el aumento de la resistencia del producto. Esta alteración generó una reducción de pérdidas en la industrialización de lápices y minas. “Con ese grafito más resistente, obtuvimos una reducción equivalente a un 2% sobre el índice de descarte y un consiguiente incremento de productividad”, celebra Barroso.
Así y todo, urgía aún realizar mejoras en las materias primas (el grafito, la arcilla y las resinas) y en las diversas etapas del proceso de producción (mezcla, extrusión, pirólisis y sinterización), para permitir su adaptación al grafito. Los detalles de este proceso y la composición del organometálico y sus modificaciones son tratados como secreto industrial por parte de los investigadores. Éstos revelan únicamente que se registraron mejoras en la pureza de las materias primas y en la homogeneización de los materiales. “Desarrollamos metodologías de ensayos para evaluar el impacto de cada etapa del proceso y de las materias primas en el producto terminado”, comenta Leite.
A la empresa las tecnologías desarrolladas en sociedad con el Liec le costaron alrededor de un millón de reales, desembolsados a lo largo de dos años. De dicho total, 160 mil reales se le giraron al laboratorio en concepto de mantenimiento de equipos y pago de haberes a los técnicos. Otro resultado de esta sociedad llegó bajo la forma de elogios de los investigadores alemanes que trabajan en la sede de Faber. “Ellos se sorprendieron bastante con las tecnologías introducidas en el proceso”, dice Barroso. El investigador enfatiza que el departamento de I&D brasileño es el único que la multinacional tiene fuera de su sede. Ocho investigadores de la universidad y de la empresa trabajaron directamente en el proceso de mejora del nuevo grafito. “Esta sociedad con el Liec hizo posible la contratación de dos doctores, que antes pertenecían al equipo del laboratorio, y la capacitación de todo el personal de la empresa que de alguna manera participó en el proyecto”, dice Barroso.
El Proyecto
Nanocompuesto para grafito
Modalidad
Centros de Investigación, Innovación y Difusión (Cepid)
Coordinador
Elson Longo – Centro Multidisciplinario para el Desarrollo de Materiales Cerámicos
Inversión
R$ 1.200.000,00 anuales para todo el Cepid (FAPESP)
R$ 1.000.000,00 específicos para el proyecto (Faber-Castell)
