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Técnica del Calzado les ofrece a continuación la segunda y última entrega del artículo iniciado en el anterior número de la revista.
Joaquim Serra, Director Técnico de Concentrol
Ángel Rodríguez, Dpto. Técnico de Concentrol

La Unión Europea define un compuesto orgánico volátil (VOC) como «cualquier compuesto orgánico que tenga un punto de ebullición inicial menor o igual a 250 °C (482 °F) medido a una presión atmosférica estándar de 101.3 kPa». Se consideran uno de los contaminantes más presentes en la atmósfera, ya que son sustancias clave para entender la formación de ozono en la troposfera junto con los óxidos de nitrógeno.

En relación con los desmoldeantes, hay algunos VOC producidos durante la fabricación de poliuretano (emisiones por chimenea y emisiones directas) y hay varias maneras de reducirlos con la tecnología desmoldeante. Los disolventes típicos utilizados en los desmoldeantes son hidrocarburos alifáticos o isoparafínicos.

Reducción de VOC’s
El primer paso (y el más fácil) para reducir los VOC es cambiar de un desmoldeante listo para usar con bajo contenido de sólidos a uno concentrado listo para usar.
Los desmoldeantes concentrados tienen ventajas en comparación con los de bajo contenido de sólidos, la principal de ellas es que se reduce la velocidad de flujo del producto aplicado al molde, mientras que el exceso de pulverizado también. Esto permite optimizar la producción y la reducción de los ciclos de limpieza dentro de los moldes y alrededor de ellos, proporcionando también un mejor ambiente de trabajo con menos disolvente en la atmósfera.

Pero para eliminar completamente los VOC, la mejor solución es cambiar de un desmoldeante a base de disolventes a uno a base de agua. Los desmoldeantes a base de agua, en algunas familias de espuma de poliuretano, están disponibles desde hace muchos años, pero su principal desventaja durante los últimos años fue que aportan un acabado grasiento a la pieza de poliuretano desmoldeado, que no es aceptable para muchos fabricantes.

Mejorar este parámetro sin perder la capacidad de desmoldeo ha sido uno de los desafíos más difíciles de los últimos años. Las tendencias en los mercados es trabajar constantemente en este tema, mejorando los desmoldeantes a base de agua y co-solventes, haciéndolos más parecidos a los de acabado seco y a base de disolventes, mientras se mantiene su gran capacidad de desmoldeo y se hace posible pegarlos y pintarlos.

Entre el disolvente y el agua hay una solución intermedia: Co-solvente 50:50 (híbridos). Los CO-SOLVENTE MIX 50:50 son desmoldeantes en los que el material principal, que es el vehículo de los ingredientes activos, es mitad agua y mitad disolvente (aproximadamente). En términos de funcionalidad y acabado de la parte desmoldeada, son como una base disolvente, con la principal desventaja de que al menos la mitad de sus formulaciones contienen VOC. Aun así, es una buena solución intermedia para los fabricantes de calzado que actualmente producen sus suelas con un desmoldeante a base de disolventes y no quieren dar el paso para cambiar al agua debido a los inconvenientes y los cambios en la forma de trabajar que conlleva.

El cambio de base disolvente a híbrido supone una mejora en ciertos aspectos, como la reducción de precios, la reducción de VOC emitidos a la atmósfera y un mejor ambiente de trabajo en la línea de producción.

Dejando a un lado los desmoldeantes a base de agua y los codisolventes, otra solución para reducir los VOC en la etapa de aplicación del desmoldeante es el uso de desmoldeantes electrostáticos, como veremos en la siguiente sección.

Sistemas de aplicación
Uno de los sistemas de aplicación son los robots de aplicación. Básicamente, casi todos los desmoldeantes se pueden aplicar manualmente con pistola pulverizadora o automáticamente con robot. El propósito principal de usar un robot es para ahorrar costes. Hoy en día, los robots pueden aplicar en todos los ejes, asegurando la correcta aplicación del desmoldeante como lo haría un operador humano.
Beneficios:
– Siempre la misma aplicación, limita el riesgo de delaminación en suelas de zapatos de doble densidad debido a una aplicación excesiva por error humano.
– Optimización del consumo de desmoldeante, lo que significa realizar ciclos de limpieza más prolongados y prolongar la vida útil de los moldes.
– Fácil de ejecutar la aplicación electrostática por robot en lugar de a mano.
– La velocidad de aplicación puede aumentarse / ajustarse sin riesgo de fatiga.
– Reducción del coste.
– Producción más homogénea, ya que siempre se aplica la misma cantidad de desmoldeantes en las mismas áreas del molde.

Desventajas:
– Los robots ciertamente pueden asumir sus tareas asignadas, pero por lo general no pueden manejar situaciones inesperadas, bastante comunes en la industria de PU, como por ejemplo cuando hay algunos problemas en un molde específico.
– Mayor inversión al inicio.
– Los robots instalados en los lugares de trabajo aún requieren trabajo manual adjunto. Formar a esos empleados sobre cómo trabajar con los robots definitivamente tiene un coste asociado.

Con respecto a la tecnología de aplicación en los desmoldeantes, debemos considerar también la tecnología electrostática, que funciona junto con los desmoldeantes electrostáticos. Cualquier desmoldeante a base de disolvente se puede convertir en electrostático, garantizando una solución de conductividad suficiente, ajustada y adecuada que satisfaga las necesidades del cliente o la aplicación.

Hoy en día, las soluciones electrostáticas no presentan olores fuertes ni toxicidad adicional, y permiten trabajar electrostáticamente con disolventes conocidos en el sector como clases I, II o III. Las ventajas de usar desmoldeantes electrostáticos son, por lo tanto, una reducción significativa del consumo, de entre un 30 y un 50%, al evitar la pérdida de material que no se introduce en el molde como resultado de la suciedad de las partes externas (soportes de moldes, suelos, etc.) y una reducción significativa de los VOC emitidos, mejorando el ambiente de trabajo.

Las consideraciones que se deben tener en cuenta son la mayor facilidad para controlar su aplicación a través de sistemas robóticos (aunque la aplicación manual es posible) y la necesidad de equipos y pistolas específicos, más grandes y más pesados de lo habitual, lo que significa una mayor inversión inicial en equipos.
Como vemos en el gráfico de comparación, con los desmoldeantes electrostáticos se puede lograr una reducción del caudal aplicado de entre un 30 y un 50%, esto significa que también los VOC se reducen este porcentaje. También se logra una mejora en el impacto al medio ambiente y en el puesto del trabajador.

Todos los desmoldeantes a base de disolventes de Concentrol pueden ajustarse para ser utilizados con equipos electrostáticos de acuerdo con un valor de resistencia eléctrica propuesto por el cliente, junto con el proveedor del equipo, que generalmente es alrededor de un valor de 200-500 MΩ.

Inflamabilidad
Durante el uso de desmoldeantes, principalmente de base disolvente, también debe considerarse ATEX (Atmósfera explosiva), aunque para una atmósfera potencialmente explosiva debe haber la combinación de la mezcla de una sustancia inflamable o combustible con un oxidante en una concentración dada junto con la fuente de ignición. El riesgo se hace más grande y más complicado cuando estamos en un espacio confinado y con trabajos de manipulación de estas sustancias.

Para evitar tener que instalar instalaciones ATEX, existe la solución de usar desmoldeantes a base de agua, aunque cuando se habla de diferentes grados de inflamabilidad (conocidos en el lenguaje del sector como Clase I, Clase II y Clase III), se pueden implementar otras soluciones como desmoldeante de clase III concentrado, desmoldeante electrostático, pastas de cera… Pero a pesar de tener una instalación ATEX, existen ventajas de algunos tipos de desmoldeantes de disolventes en comparación con otros.

En el sector del poliuretano existe una antigua clasificación conocida de disolventes que forman parte del desmoldeante como portadores de los ingredientes activos:
– Clase I: Fácilmente inflamable: sustancias cuyo punto de inflamabilidad es inferior a 21ºC.
– Clase II: Inflamable: sustancias cuyo punto de inflamabilidad está entre 21ºC y 55ºC.
– Clase III: Combustible. Sustancias cuyo punto de inflamabilidad es superior a 55ºC.

Riesgos e impacto medioambiental
Además de la inflamabilidad, los peligros de los productos involucrados en la formulación del desmoldeante, y sus implicaciones en el ambiente de trabajo, pueden provenir de los compuestos de estaño. Para evitar el uso de estas sustancias restringidas, ya se ha extendido una nueva variante de desmoldeantes a nivel mundial, los desmoldeantes sin estaño.
Los proveedores del desmoldeante han estado trabajando en los últimos años para sustituir los compuestos de organoestaño por otros compuestos organometálicos, principalmente basados en bismuto o zinc, pero con algunas limitaciones en cuanto a su efectividad.

Además, los catalizadores de amina se han estudiado como alternativa, pero mientras que los catalizadores de amina ejercen algún efecto sobre la reacción isocianato-hidroxilo, las sales organometálicas favorecen la reacción de isocianato-hidroxilo casi exclusivamente y, por lo tanto, son catalizadores de gelificación. Esto significa que los catalizadores basados en metales típicamente aceleran la reacción de gelificación entre el isocianato y el alcohol, mientras que los catalizadores basados en amina se usan principalmente en reacciones de espumación, ya que estos catalizadores también promueven la reacción isocianato-agua.

La mayoría de los compuestos organometálicos utilizados durante mucho tiempo se basan en estaño e incluyen octoato estannoso, dilaurato de dibutilestaño (DBTDL) y mercaptidas de estaño. También se han usado ciertas sales de plomo, mercurio y antimonio.

Los compuestos de estaño, especialmente el dilaurato de dibutilestaño, son de uso generalizado en recubrimientos como catalizadores para la reacción isocianato / hidroxilo. Como regla general, los catalizadores de organoestaño no son selectivos, catalizan la reacción de los isocianatos con grupos hidroxilo y agua y también catalizan la hidrólisis de los grupos éster.

El efecto catalítico de las sales metálicas es más complejo que el de la amina, que se compleja con el hidroxilo o el isocianato. El estaño y otros catalizadores metálicos activan tanto el poliol como el isocianato, primero mediante la formación de un complejo binario entre el catalizador y el poliol y luego mediante la unión del isocianato.
Sustituir el DBTDL como catalizador con otras sustancias no de organoestaño es posible utilizando conocimientos de vanguardia junto con una colaboración y pruebas sólidas con los clientes, para ajustar productos hechos a medida que cumplan todos los requisitos.

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