L’empresa de solucions químiques Concentrol està estructurada en quatre grans divisions: la de Performance Materials, la de Food Processing Aids, la d’Additives i la d’Adhesives.
Els professionals de la divisió de Performance Materials treballen principalment amb dos materials, l’espuma de poliuretà, que dona lloc a diversos productes, i la fusta, que és una de les apostes de futur de l’empresa.
Els desemmotllants per espumes de poliuretà són una especialitat química pensada per l’aplicació final del producte. Aquest producte té un valor afegit molt alt pel client, i l’elecció d’un agent desemmotllant o l’altre pot tenir a veure amb molts factors com ara l’impacte mediambiental, el cost del seu ús o l’eficiència.
Tipus de desemmotllants
- Base solvent
Originàriament, es feien servir gairebé sempre els desemmotllants de base solvent, unes solucions que no eren gaire sostenibles i, a més, en alguns casos comprometien la salut dels treballadors, ja que aquests estaven exposats a dissolvents. Aquesta exposició era mesurada a través dels valors TLV/DNEL, relacionats amb els dissolvents formulats dins els desemmotllants.
- Base aigua
Progressivament, els fabricants d’equips originals (OEM) han pressionat a la indústria per eliminar els VOC’s i, així, anar fent el canvi als desemmotllants de base aigua. Aquest canvi ha vingut en paral·lel a formular desemmotllants que aconseguissin peces amb un acabat més sec, cosa que, per exemple, permetés enganxar napes calefactores i tèxtils auxiliars en la seva superfície sense haver de sacrificar la capacitat de desemmotllat.
En aquesta línia, un dels desafiaments més difícils dels darrers anys ha estat reduir l’acabat greixós que els agents desemmotllants a base d’aigua poden donar a les peces.
- Co-dissolvents
Entre els agents de desemmotllament solvents i els de base d’aigua s’hi situen els co-dissolvents i els híbrids.
Els agents de desemmotllament de co-dissolvent contenen de 75 a 85% de base d’aigua i de 5 a 15% de dissolvent. També cal destacar que aquests tenen un temps d’assecament més curt i produeixen millors emulsions de ceres i ingredients actius que els sistemes 100% a base d’aigua.
- Híbrids
Els desemmotllants híbrids es basen en el fet que el vehicle dels ingredients actius són 50% aigua i 50% dissolvent. Pel que fa a la seva funcionalitat i acabat de les peces, són com uns desemmotllants de base solvent, però la seva formulació conté la meitat de VOC’s.
També hi ha un parell més d’opcions, a mig camí entre els desemmotllants a base solvent i els de base aigua, que són els desemmotllants concentrats i els agents desemmotllants electroestàtics.
- Desemmotllants més concentrats
Hi ha qui opta per aplicar menys quantitat d’agent desemmotllant, però que aquest sigui més concentrat. D’aquesta manera es permet als usuaris reduir els TLV, els VOC’s i, en definitiva, millorar la salut dels treballadors que tenen contacte directe amb aquestes substàncies.
- Agents desemmotllants electroestàtics
Aquest és l’enfocament més sofisticat tècnicament. La pistola d’aplicació de desemmotllament està connectada a un pol elèctric que està carregat negativament, mentre que el motlle de treball està connectat a un pol positiu. Mitjançant l’aplicació d’un corrent d’alta tensió, es genera un camp electroestàtic entre l’elèctrode de la punta de la pistola i el motlle. Quan l’aplicador pressiona el gallet per iniciar el flux de l’agent de desemmotllament, les partícules d’aerosol estan carregades negativament. Tenint en compte que les càrregues oposades s’atrauen, el motlle atrau l’agent de desemmotllament, cobrint eficientment tota la seva superfície. Això ajuda a evitar pèrdues innecessàries i a reduir el consum i l’impacte mediambiental.
Avui en dia les solucions electroestàtiques no presenten olors fortes o toxicitat addicional, i poden utilitzar-se amb dissolvents de classe I, II o III.
L’ús d’agents de desemmotllament electroestàtics evita l’excés de polvorització dels suports del motlle, els sòls i l’ambient circumdant. Això, a la pràctica, significa que hi ha una gran reducció del consum, entre el 30 i el 50% en comparació amb els sistemes convencionals. A més, amb aquest sistema hi ha una reducció significativa dels VOC’s emesos, també entre un 30 i 50%, cosa que ajuda a millorar l’ambient de treball.
Els sistemes de desemmotllament electroestàtics se solen aplicar a través de sistemes robòtics, i això suposa una inversió en equipament específic. També cal tenir en compte que les pistoles de polvorització seran més grans i pesades que les que s’usen habitualment.
Els desemmotllants sense estany, un èxit relatiu
Amb el pas del temps, la indústria del poliuretà ha anat fent evolucionar les seves solucions per aconseguir components cada vegada més respectuosos amb el planeta.
L’estany és un compost organometàl·lic que ha anat quedant de banda a conseqüència del seu fort impacte al medi ambient. Tot i que es va usar molt durant un llarg període de temps, ara ja no s’usa gaire perquè es tracta d’un component molt difícil de degradar-se al medi natural.
Els proveïdors d’agents desemmotllants han estat treballant per reemplaçar els compostos organoestànics per altres compostos organometàl·lics. El cert és que les noves solucions han tingut un èxit moderat, ja que els nous materials tenen algunes limitacions.
Els compostos importants a base d’estany són octoat d’estany, dilaurat de dibutil d’estany (DBTDL) i mercaptides d’estany. També s’han utilitzat certes sals de plom, mercuri i antimoni. La substitució de DBTDL com a catalitzador per altres substàncies no organoestàniques és possible gràcies als coneixements d’avantguarda, la col·laboració i els assajos amb els clients per tal de produir productes a mida.
Reduir la inflamabilitat, un repte en estudi
Per reduir el risc d’inflamabilitat dels desemmotllants la millor opció és canviar de desemmotllant base solvent a desemmotllants de base aigua, tot i que existeixen alternatives.
Una opció és actualitzar el sistema de desemmotllament per utilitzar un dissolvent menys volàtil.
La indústria del poliuretà de la Unió Europea tracta els dissolvents segons la Directiva Europea 67/548 / CEE, que els classifica en tres grups:
- Classe I: Fàcilment inflamables. Substàncies amb el punt d’inflamació inferior a 21ºC.
- Classe II: Inflamables. Substàncies amb el punt d’inflamació d’entre 21 °C i 55 °C.
- Classe III: Combustibles. Substàncies amb el punt d’inflamació superior a 55 °C.
Per exemple, si un modelador usava un desemmotllant de Classe I, que pot contenir heptà i té un punt d’inflamació menor o igual a 0 °C, el pas lògic és canviar-ho a un desemmotllant de Classe II amb un punt d’inflamació de 28 °C. Aquest pot contenir una nafta C9-C10.
Canviar d’un sistema Classe II a un de Classe III, basat en isoparafina i amb un punt d’inflamació per sobre de 55 °C, de nou reduiria significativament la volatilitat. Canviar a dissolvents de punt d’inflamació més alt és una bona manera de reduir ràpidament els VOC i TLV, però hi ha un preu, i és que amb l’augment de la temperatura del punt d’inflamació, el temps d’assecament serà major. Com que es necessitarà més temps per assecar els motlles abans d’abocar-hi el poliuretà, cal tenir en compte que la cadena de treball en la línia de producció es tornarà més crítica.
Els VOC’s i el seu impacte mediambiental
Els VOC’s, els Compostos Orgànics Volàtils, són un dels agents contaminants que més impacte tenen a l’atmosfera. Aquests components són clau en la formació d’ozó a la troposfera i a nivell de terra perquè formen òxids de nitrogen que contribueixen a l’escalfament global.
Les reaccions químiques implicades en la formació d’ozó troposfèric consisteixen en una sèrie de cicles en els quals el monòxid de carboni i els VOC’s s’oxiden a vapor d’aigua i diòxid de carboni, i tots dos contribueixen al canvi climàtic.
La Unió Europea i l’OMS, l’Organització Mundial de la Salut, defineixen un VOC com qualsevol compost orgànic que tingui un punt d’ebullició inicial inferior o igual a 250 °C mesurat a una pressió atmosfèrica normal, de 101,3 kPa.
Els compostos orgànics volàtils són compostos químics orgànics que contenen àtoms de carboni amb una alta pressió de vapor a temperatura ambient. Aquesta pressió de vapor està relacionada amb el punt d’ebullició, i com més baix sigui aquest, més ràpid s’evaporen les molècules en l’aire.
TLV i DNEL, indicadors a tenir en compte per la salut dels treballadors
Els TLV, els Valors Límit Llindar, són les concentracions de substàncies suspeses en l’aire. Aquests són uns valors importants a tenir en compte sobretot per aquelles persones que treballen amb els agents desemmotllants amb els quals s’arruixen els motlles.
Els TLV marquen les condicions sota les quals es creu que gairebé tots els treballadors poden ser exposats repetidament dia rere dia sense mostrar efectes adversos per a la salut.
La TWA, la Concentració Mitjana Ponderada, és la concentració de substàncies a la qual els treballadors poden ser exposats repetidament sense efectes adversos per a la salut, i es calcula per un dia laboral de 8 hores i una setmana de 40 hores. Aquestes dades són útils per definir la mida i la potència de la capacitat d’extracció de la planta per assegurar que el TLV per a cada dissolvent no sigui violat.
El DNEL, el Nivell Sense Efecte Derivat, és el nivell d’exposició a una substància per sobre de la qual els éssers humans no han d’estar exposats.
D’acord amb la legislació de la UE, els fabricants i importadors de substàncies químiques han de calcular els DNEL de qualsevol producte químic utilitzat en quantitats de 10 tones per any o més, i incorporar-ho a les seves “Avaluacions de Seguretat Químiques”.
Els DNEL mesuren el potencial de la substància per causar efectes adversos per a la salut. Aquest potencial variarà depenent del patró d’exposició a la substància, i per calcular-ho es té en compte:
- La població probable de ser exposada al producte químic, és a dir, treballadors, consumidors o éssers humans exposats a través del medi ambient.
- La freqüència i durada de l’exposició.
- La via d’exposició, que pot ser dèrmica, per inhalació o oral.
Per posar un exemple pràctic, un hidrocarbur desaromatitzat C9-C10, que és un dissolvent alifàtic estàndard utilitzat de manera comuna com a portador en agents de desemmotllament, conté el següent: DNEL (contacte amb la pell) de 208 mg/kg de pes corporal/dia i DNEL (inhalació) de 871 mg/m³.
Si s’usa un hidrocarbur Classe III C11-C12, el DNEL desapareix.
