Valorisation of natural and industrial by-products in toys, children products and other consumer products made by the Technological Institute of children products' and Leisure (AIJU) in Equiplast - Expoquimia - Eurosurfas 2014 www.lifemastalmond.eu & www.lifegreenzo.eu

1. AIJU CENTRO
TECNOLÓGICO
Barcelona 30-9-2014
Asunción Martínez

2. Introducción
2
AIJU es una entidad sin ánimo de
lucro cuyo fin es favorecer la
investigación, el desarrollo y la
innovación tecnológica en el
sector de productos infantiles, de
ocio y relacionadas.
De este modo, posibilita la mejora
constante en la calidad de los
productos y ayuda a incrementar
la competitividad de las empresas,
impulsando la incorporación de
nuevas tecnologías.

3. •Fundado en 1985.
• Instalaciones de 4.500 m2.
• AIJU personal: 68 profesionales
- 10% Doctores
- 39% Titulados superiores
- 16% Titulados medios
- 25% Auxiliares técnicos
- 10% Auxiliares administrativos

4. Datos 2013
4
47
Partners Tecnológicos
y
60
Entidades colaboradoras
52.658
Servicios tecnológicos a
3.274
Clientes
170
Actividades y jornadas
informativas a
1.554
Participantes
459
Asociados
71
Empresas participantes
en proyectos

5. Datos 20153

6. ÁREAS DE CONOCIMIENTO
6
Producto y desarrollo
sostenible
Tecnologías de la
información
aplicadas a la salud,
juegos y ocio
Moldes prototipo y
Fabricación aditiva
Observatorio de
mercado y tendencias
para el target Infantil
Solución integral
para el desarrollo
de productos
Ingeniería energética
Organización y gestión
avanzada de empresas
Seguridad en
productos
infantiles y de
ocio
Investigación en
materiales y procesos
de transformación de
plásticos
Adecuación de
producto al
usuario y
Psicopedagogía

7. Valorización de recursos naturales e industriales
en juguetes, productos infantiles y de consumo
Barcelona 30-9-2014

8. New biodegradable and eco-friendly almond shell
based masterbatches for traditional sectors
MASTALMOND LIFE11 ENV/ES/513
Barcelona 30-9-2014
Inicio: 01/10/2012 – Fin: 30/09/2015

9. Barcelona 30-9-2014
Antecedentes
80-90% artículos plásticos inyectados contienen colorantes y otros aditivos
Forma más extendida de colorear: Masterbatches
España es el productor mundial de almendra con el 12% de la tasa de producción
(150.000 t España y 165.000 t en Europa).
Tradicionalmente, este residuo ha sido usado como combustible

10. INNOVACIÓN:
1) No existen masterbatches en el mercado basados en polímeros biodegradables ni con
Barcelona 30-9-2014
componentes naturales (cáscara de almendra).
1) Incorporación de pigmentos orgánicos e inorgánicos a los masterbatches para obtener
tonalidades similares a la madera (roble, haya, nogal, etc.) y otros colores.
VENTAJAS:
1) Introducción de polímeros biodegradables en sectores tradicionales como el juguete o el
del mueble siendo un factor de competitividad en el mercado actual respecto a otros
mercados emergentes.
2) Mejora en la eficiencia de uso de los recursos naturales por medio de la reutilización de
cáscara de almendra y el uso de polímeros biodegradables.
3) Exigencia por parte de los consumidores de productos medioambientalmente
sostenibles.

11. Barcelona 30-9-2014
MERCADOS POTENCIALES:
1) Automoción: piezas moldeadas, embellecedores, accesorios, complementos,…
2) Informática: carcasas y complementos para ordenadores, impresoras,
periféricos,…
3) Envase/embalaje: cajas estuches, pack alimentario,…
4) Construcción: conducciones, tuberías, perfiles recubrimientos, carpintería
plástica, …
5) Juguetes de todo tipo.
6) Calzado: tacones, suelas, adornos y complementos.

12. Objetivo General Objetivos Específicos
Barcelona 30-9-2014
Desarrollo de nuevos concentrados de
color basados en cáscara de almendra
con distintos termoplásticos
biodegradables orientados a los sectores
del juguete y el mueble auxiliar y
trasladables a otros sectores industriales
•Análisis físico-químico de la cáscara
Molienda a distintos tamaños de partícula
•Incorporación y dispersión de la cáscara de
almendra triturada en polímeros
biodegradables.
•Incorporación de pigmentos orgánicos e
inorgánicos a los compuestos.
•Optimización del proceso de inyección que
cumplan las especificaciones.
•Validación de piezas prototipo.

13. Barcelona 30-9-2014
Acciones
DESARROLLO
Acción A1. Estado del Arte
Acción B1. Establecimiento de especificaciones para las formulaciones del masterbatch
Acción B2. Puesta en marcha del proceso de obtención de los nuevos masterbatches
Acción B3. Desarrollo de demostradores: piezas de juguete y mobiliario conteniendo en
su composición los nuevos masterbatches
Acción B4. Evaluación de resultados
Acción C. Seguimiento del impacto del proyecto por medio de indicadores
Acción E. Difusión

14. Barcelona 30-9-2014
DESARROLLO
Estudio de la influencia de la Variedad de la almendra en las propiedades de piezas
inyectadas con masterbatches de cáscara de almendra
El objetivo: determinar si existen cambios sustanciales en las propiedades mecánicas
cuando se utilizan diferentes variedades de almendra por separado o si los distintos
tipos de cáscara están mezcladas
1.3 Acciones
Estudio del Tamaño de la cáscara de almendra (0.3-0.7 mm)
Estudio de diferentes proveedores
Estudio del % de masterbatch en probetas inyección (al 4 y 8 %)
Caracterización de propiedades mecánicas (Tracción, Flexión, dureza, impacto
charpy)
Estudio con diferentes tipos de ácido poliláctico (PLA)
Estudio de diferentes tratamientos para mejorar la adhesión en la interfase fibra-matriz
El objetivo: determinar si existen cambios sustanciales cuando se utilizan diferentes
tamaños, proveedores y/o porcentajes de masterbatch así como tipo de PLA.

15. Variedades de cáscara de almendra empleadas. Comuna, Desmayo rojo, Largueta, Marcona y Guara
LIFE11 ENV/ES/513
(izquierda). Mezcla de variedades (derecha)
Las cáscaras de almendra se han triturado primero a 5 mm (fotografía izquierda),
posteriormente a 1 mm y por último se ha tamizado hasta obtener polvo de tamaño
inferior a 0.5 mm (fotografía derecha).
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra

16. LIFE11 ENV/ES/513
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra
Humedad. Presenta un elevado porcentaje de humedad, similar en todas las variedades (10-13%).
Variedad de la cáscara de
almendra
% HUMEDAD
Comuna 12.15±0.21
Mezcla 11.10 ±0.28
Desmayo Rojo 11.44±0.10
Marcona 11.54±0.23
Guara 11.31±0.47
Mollar 10.21±0.24
Compresión.
Variedad de la cáscara de
almendra
Fuerza compresión hasta
rotura (N)
Comuna --
Mezcla --
Desmayo Rojo 790 ± 98
Marcona 503 ± 49
Guara 712 ± 77
Mollar 296 ± 43
Largueta 725 ± 99

17. LIFE11 ENV/ES/513
Caracterización 7 formulaciones de masterbatch
Curva termogravimétricas: A partir de 180°C, comienza la descomposición de todas las variedades
de cáscara de almendra. Dicha descomposición sucede escalonadamente, indicando que los
diferentes compuestos presentes en la cáscara de almendra descomponen a diferentes
temperaturas
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra
Inicio descomposición 180-200 ºC:
Temperatura máxima de trabajo

18. LIFE11 ENV/ES/513
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra
Desarrollo del masterbatch
-Masterbatch obtenido mediante extrusión
-Triturado a 0.5 mm
- Secado de la cáscara para obtener el masterbatch durante 2 h a 80 ºC
- Preparación del masterbatch PLA extrusión + cáscara (variedades por separado y mezcla)
Inyección de probetas: PLA + 4 % de MB (Cáscara de almendra de diferentes variedades y mezcla)
1.3 Acciones
Condiciones de Inyección
Muestras con un 4% de masterbatch
Temperatura de inyección (°C) 40-180-190-200-200
Temperatura de molde (°C) 30
Temperatura de aceite (°C) 45
Velocidad de inyección (mm/s) 70
Presión de inyección (max)(bar) 165
Presión posterior (bar) 83
Tiempo de enfriamiento (s) 35
Ejemplo de una probeta inyectada con cáscara tipo “Comuna”

19. LIFE11 ENV/ES/513
Caracterización de las probetas inyectadas:
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra
25
20
15
10
5
0
Resilencia (KJ/m2)
Impacto Charpy 4 % MB
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Dureza Shore D
Dureza Shore D - 4 % MB
3600
3200
2800
2400
2000
1600
1200
800
400
0
Módulo de Young (Mpa)
Ensayo de Tracción. Módulo de
Young
70
60
50
40
30
20
10
0
Tensión Rotura
Ensayo de Tracción. Tensión
Rotura

20. LIFE11 ENV/ES/513
CONCLUSIONES
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia de la variedad de la almendra
La propiedad que presenta una mayor repercusión es el IMPACTO, ya que se observan
cambios importantes con la introducción de cáscara de almendra. El material rompe antes
y se vuelve más frágil.
Las probetas inyectadas con masterbatch con cáscara de almendra de mezcla de
variedades y con variedad comuna presentan mejor comportamiento al impacto que el
resto de variedades
En las propiedades de DUREZA, TRACCIÓN Y FLEXIÓN, no existe diferencias significativas
entre la almendra tipo comuna y la mezcla, así como en el blanco.
Como consecuencia de ello se ha decidido trabajar con la MEZCLA debido a que es más
fácil de adquirir, presenta propiedades mecánicas similares a la cáscara de almendra
tipo “COMUNA” y son más baratas.

21. Objetivo: Ver la influencia sobre las propiedades mecánicas en función del tamaño de
partícula de la cáscara de almendra.
Matriz Polimérica del masterbatch: PLA extrusión
30 % cáscara de almendra (mezcla de variedades) con diferente tamaño de partícula y
aditivos incluidos
LIFE11 ENV/ES/513
Nueve formulaciones de masterbatch:
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia del tamaño de partícula
4%
8%
4%
8%
a) Tamaño 0.4-0.7 mm b) Tamaño 0.4-0.3 mm c) Tamaño menor 0.3 mm
4%
8%

22. LIFE11 ENV/ES/513
Caracterización de las probetas inyectadas: IMPACTO CHARPY., tracción, Dureza Shore…
1.3 Acciones
25
20
15
10
5
0
Blanco 0,4-0,7
mm
(Adit.1)
0,4-0,7
mm
(Adit.2)
0,4-0,7
mm
(Adit.3)
0,4-0,3
mm
(Adit.1)
0,4-0,3
mm
(Adit.2)
0,4-0,3
mm
(Adit.3)
Menor
0,3mm
(Adit.1)
Menor
0,3mm
(Adit.2)
Menor
0,3mm
(Adit.3)
Resilencia (KJ/m2)
Impacto Charpy
4 % MB
8 % MB
B2. Estudio de la influencia del tamaño de partícula
25
20
15
10
5
0
Impacto Charpy
Blanco 0,4 - 0,7 mm 0,4 -0,3 mm Menor 0,3 mm
Resilencia (KJ/m2)
Tamaño de partícula
Aditivo 1- 4 %
Aditivo 2 - 4 %
Aditivo 3 - 4 %

23. LIFE11 ENV/ES/513
CONCLUSIONES
-4 % de masterbatch en la matriz polimérica se comporta algo mejor mecánicamente,
aunque no existen grandes diferencias.
- Tamaños pequeños de partícula de cáscara de almendra (< 0.3 mm) se obtienen
mejores propiedades mecánicas, especialmente en impacto.
1.3 Acciones
B2. Estudio de la influencia del tamaño de partícula

24. LIFE11 ENV/ES/513
B2. Estudio de Proveedores cáscara y tipo de PLA
Masterbatches PLA + 30 % cáscara almendra
•Suministradores: Ta (0,2 -0,5 mm), M (0,1 mm), Tr (0,08 mm) y F (0.1-0.3 mm). Mezcla de
variedades de cáscara de almendra 3 formulaciones más
•PLA
•Preparación de los masterbatches: 70% PLA + 30% cáscara (de cada suministrador)
•Condiciones de extrusión T= 190 ºC, velocidad husillo = 150 rpm, caudal = 10 kg/h
1.3 Acciones
a) Tr b) M c) Ta
Compound 70% PLA + 30%Cáscara de almendra

25. LIFE11 ENV/ES/513
1.3 Acciones
B2. Estudio de Proveedores y tipo de PLA
Inyección al 4 y 8 % de MB
Material Polimérico MB: PLA extrusión (MFI 22 g/10 min, densidad 1.25 g/cm3)
Secado del MB 2 h/80 ºC
Material polimérico para inyección probetas:
-PLA inyección (Transparente)
- PLA inyección (Opaco)
Transparente Opaco
Índice de Fluidez (g/10 min) 9 8.5
Peso específico (g/cm³) 1.25 1.29
Temperatura de fusión (°C) 159/170 172
Temperatura de transición vítrea (°C) 50 43
Temperatura de Deformación bajo carga (HDT) (°C) 45 36
Módulo de Young (GPa) 3.2 3.3
Elongación en rotura (%) 3 144
Esfuerzo en punto de fluencia (N/mm²) 63 40
Resistencia térmica (°C) 241 190

26. LIFE11 ENV/ES/513
1.3 Acciones
B2. Estudio de Proveedores y tipo de PLA
Probetas inyectadas al 4 y 8 % MB. 14 Formulaciones
4%
8%
4%
8%
(a) PLA Transparente “Tr” (b) PLA opaco “Tr”
4%
8%
4%
8%
(a) PLA Transparente “M” (b) PLA opaco “M”

27. LIFE11 ENV/ES/513
Caracterización de las probetas inyectadas:
1.3 Acciones
60
50
40
30
20
10
0
Impacto Charpy
Blanco Trencaora Magasima Tapia Frupinsa
Resilencia (KJ/m2)
Proveedor
4 % MB PLA transparente
4 % MB PLA Opaco
8 % MB PLA Transparente
8 % MB PLA Opaco
B2. Estudio de Proveedores y tipo de PLA
5000
4000
3000
2000
1000
0
Ensayo de Tracción. Módulo de Young
Blanco Trencaora Magasima Tapia Frupinsa
Módulo de Young (Mpa)
Proveedores
4 % MB PLA transparente
4 % MB PLA Opaco
8 % MB PLA Transparente
8 % MB PLA Opaco

28. • PLA opaco presenta mayor resistencia al impacto que el transparentes y al introducir la cáscara
de almendra disminuye un poco la rigidez (en el transparente queda similar).
•Al añadir el masterbatch de cáscara de almendra disminuye dicha resistencia: 4 % de MB
presenta mejores propiedades mecánicas que al 8 %, aunque no es muy significativo
•La dureza aumenta muy ligeramente en las piezas con cáscara de almendra y es similar en
todos los proveedores y en ambos PLAs.
•Todos los proveedores presentan comportamientos similares, por dicho motivo se podrá
trabajar con el proveedor que más interese por precios y disponibilidad.
• La variedad de la cascara de almendra no influye en las propiedades finales de la pieza, por
dicho motivo se escogerá el trabajar en forma de mezcla.
•El porcentaje de humedad obtenido de las formulaciones desarrolladas está dentro de los
márgenes de aceptación, entre un 2 %-3 %, para el procesado de materiales con cargas o fibras
naturales, según estudios previos realizados por otros grupos de trabajo).
•La incorporación de cáscara de almendra disminuye ligeramente el índice de fluidez, lo que
significa que el material se hace más viscoso. Teniendo en cuenta que se han empleado cáscaras
de almendra de diferentes proveedores y con un tamaño y geometría del grano diferentes, los
resultados obtenidos son bastante similares, por lo que en principio parece ser que el tamaño y
geometría de la partícula no influye en la viscosidad del material
LIFE11 ENV/ES/513
• A partir de un tamaño de 0.3-0.4 mm existe una mejora en el comportamiento mecánico.
2. Conclusiones
2. Conclusiones

29. Coordinador: AIJU Participantes: IQAP/ INJUSA/ PÉREZ CERDÁ
LIFE11 ENV/ES/513
Acción Tareas
B.3. Desarrollo de los
demostradores: piezas de
juguete y mobiliario
conteniendo en su
composición los nuevos MB.
1. INJUSA y PEREZ CERDA diseñarán diversas piezas o
partes de juguetes y mobiliario auxiliar. Teniendo en
cuenta las propiedades mecánicas y químicas que deben
cumplir las piezas finales.
2. Establecer las condiciones de inyección y procesado.
3. Inyección 6 piezas (3 por industria).
1.3.4.Acción B3.
1.3 Acciones
Se han determinado las piezas a diseñar y se está en proceso de
diseño:
Silla de oficina completa, cantoneras y embellecedores (PÉREZ
CERDÁ) Chasis y tapacubos delanteros y traseros (INJUSA)
Una vez determinadas las mejores formulaciones se llevará a
cabo el proceso de inyección.

30. Barcelona 30-9-2014
www.lifemastalmond.eu

31. Demonstrative pilot plant for the
valorisation of non-ferrous metal waste
(GREENZO LIFE13 ENV/ES/000173)
Presupuesto:
Total: 1.062.170 €
UE Co-financiación: 525.910 € (49’98% del total elegible)
Duración: Inicio: 01/06/2014 – Fin: 31/05/2017
Beneficiarios:
Coordinador: Asociación de Investigación de la Industria del juguete, conexas y afines (AIJU).
Asociados: Cauchos Karey S.A (KAREY), Instituto de Tecnología Química-Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (ITQ-CSIC), Wort Europ S.L. (WORT).

32. 1.2. Antecedentes
• El zámak (aleación Zn, Al, Mg y Cu), se procesa mediante moldeado a presión
(inyección) y se emplea en diversos sectores (herraje, juguete,…) por sus propiedades.
• “The European Foundry Association” indica que durante 2011 en Europa se fundieron
3’5 mill. toneladas de zámak.
• Las empresas que consumen zámak y lo procesan, generan más de 1 millón de
toneladas anuales de residuos (escorias de fundición, lodos de vibrado,…) en
Europa.
• Esta tipología de residuos son depositados en vertederos controlados
con el correspondiente impacto ambiental (generación de lixiviados), desperdiciándose
sus recursos minerales.
•Estos residuos tienen un contenido variable de zinc metálico (cuarto metal más
exportado a nivel mundial) que puede ser valorizado en forma de ZnO.

33. 1.3. Objetivos
Objetivo General Objetivos Específicos
• Desarrollo de una planta piloto
demostrativa, que obtenga óxido de zinc
(ZnO) partiendo de residuos metálicos
no férreos (zámak) y validación del ZnO
obtenido en aplicaciones industriales
(catálisis química: vulcanización
caucho/eva y reformado bioetanol).
• Revisión del estado del arte.
• Establecimiento de especificaciones.
• Diseño, desarrollo y puesta a punto de la
planta piloto pre-industrial.
• Desarrollo y validación de los
demostradores (aplicaciones industriales)
con el ZnO obtenido.
• Divulgación y plan de comunicación
posterior al desarrollo.

34. 2. Estado actual del proyecto
Kick off Meeting: 18/06/2014

35. 2. Estado actual del proyecto
Web: www.lifegreenzo.eu
(en construcción)

36. 2. Estado actual del proyecto
Informes:
- Estado del arte sobre el proceso
de reciclado de residuos
industriales mediante arco por
plasma.
- Descripción del residuo a valorizar
y con las especificaciones de los
demostradores finales.

37. Gracias por su atención
Preguntas
Instituto tecnológico del Juguete AIJU
Avda. De la Industria nº 23
03340-IBI
Tlf: 96 555 44 75
www.aiju.info
proyectos@aiju.info
Asunción Martínez García