A Concentrol tenim clar que la recerca i el desenvolupament són les bases per a idear i engendrar noves solucions. Això implica tenir en compte les necessitats de la societat i el medi ambient. Així doncs, treballem per a realitzar la nostra activitat respectant al màxim la nostra naturalesa i buscant alternatives sostenibles.
Els agents desemmotllants juguen un paper clau en la producció de poliuretà emmotllat. Influeixen de manera decisiva en l’aspecte de les peces emmotllades, així com en el procés productiu, tenint en compte la rendibilitat en reparacions o defectes en el procés de fabricació.
No obstant això, cada vegada més es dóna més importància al factor mediambiental i a la salut dels treballadors. Per aquest motiu, els desemmotllants híbrids han de ser molt tinguts en compte: representen un avantatge clar respecte a emissions de volàtils a l’atmosfera i de riscos per als treballadors que apliquen el producte diàriament.
En aquest article es descriu un pas més als coneguts com a desemmotllants híbrids. Es tracta de productes que incorporen fins a aigua i meitat dissolvent com a mitjà de transport dels ingredients actius, amb una reducció del solvent fins a un total en fórmula del 30%, sent el contingut en aigua el predominant, amb els avantatges que això comporta.
Els desemmotllants híbrids representen millores en els següents termes:
- Menor quantitat de COV’s emesos a l’atmosfera.
- Menor inflamabilitat, amb tot el que comporta amb la regulació (ATEX), la perillositat segons el punt d’inflamació i aspectes relacionats amb el transport de mercaderies i magatzematge.
- Menor caràcter nociu o toxicitat dels indicadors de salut dels dissolvents implicats en la formulació dels desemmotllants.
- Menor impacte final en el medi ambient.
Desemmotllants híbrids 30%
Caracterització fisicoquímica
Els desemmotllants híbrids al 30%, a diferència dels desemmotllants base aigua, no es tracten d’una simple emulsió, entesa en termes termodinàmics com un sistema inestable que ha requerit d’una acció externa (agitació) combinada amb una acció interna estabilitzant d’un sistema surfactant per a disminuir la tensió interfacial.
Més aviat, es tracten d’una combinació de dos sistemes (el dissolvent amb els ingredients actius i l’aigua) units entre ells mitjançant agents emulsionants compatibles. Això dóna lloc a un producte únic i estable, no miscible ni en aigua ni en dissolvent, a una viscositat sempre inferior a 40” mesurats en Copa Ford núm. 4.
D’aquesta manera, es garanteix la seva correcta aplicació mitjançant equips aerogràfics o air-mix comunament usats en les línies productives de poliuretà.
Estructura:
A) Vehicle: Aigua + 30% dissolvents.
B) Ingredients actius: Ceres hidrocarbonades juntament amb una sèrie d’additius. Contingut de 4 al 8%.
- Les ceres han de tenir unes temperatures de fusió/solidificació adequades al procés de desemmotllat en el qual intervé el desemmotllant.
- Els additius utilitzats han de tenir bona solubilitat i/o dispersabilitat en mitjans solvent. En cas contrari, hauran de ser incorporats a la formulació ja emulsionats prèviament amb un sistema emulsionant similar i compatible iònicament al del desemmotllant. Al seu torn és convenient prioritzar la utilització dels quals tinguin una major estabilitat a la hidròlisi, en estar incorporats majoritàriament en un mitjà aquós.
C) Emulsionants: Poden ser de diversos tipus: catiònics, aniònics i no iònics. La seva elecció dependrà del caràcter iònic que se li vulgui donar al producte final, així com la compatibilitat entre uns ingredients i altres dins del sistema.
Com s’ha esmentat anteriorment, una vegada s’ha format l’emulsió final, aquesta ja no podrà ser diluïda ni amb aigua ni dissolvent, ja que es forma un sistema tancat estable.
Els avantatges que aporten els dissolvents utilitzats en aquesta mena de formulacions són que contenen menys de 20 ppm de compostos aromàtics, absència de benzè, pràcticament absència d’olor, baixa tensió superficial i una baixa conductivitat elèctrica.
El procés de fabricació d’aquests desemmotllants híbrids 30% ha de dur-se a terme amb uns equips i instal·lacions que permetin obtenir una emulsió amb una grandària de partícula adequada, utilitzant a més sistemes específics de dispersió i refinat.
Aplicabilitat a les línies productives
En una línia productiva de poliuretà emmotllat, en què s’estigui usant un desemmotllant base solvent, l’adaptació per a passar a treballar amb un desemmotllant híbrid 30% és mínima. Només cal tenir bàsicament en compte el temps d’assecat, que serà una mica major a l’habitual, podent-se compensar amb un increment de l’aire de polvorització de l’equip d’aplicació.
Es recomana no usar equips air-less, sinó aerogràfics o air-mix amb filtre d’entre 0’3 mm i 0’5 mm, depenent de la grandària i tipus de peça a desemmotllar, i una polvorització d’aire entre 2 i 4 bars.
En carrusels circulars també es recomana posar el punt d’aplicació del desemmotllant el més allunyat possible del punt d’injecció del poliuretà. Així, s’amplia el temps d’assecat, evitant que quedin restes d’aigua, que puguin interferir en la producció.
Quant al cabal de producte aplicat, serà similar al que si s’estigués treballant amb un desemmotllant base dissolvent estàndard semi-concentrat.
També, ha de considerar-se que les instal·lacions i canonades de circulació de producte, portamotlles i utillatges siguin d’acer inoxidable, per a evitar riscos d’oxidació a causa de la presència d’aigua en el desemmotllant híbrid.
DESEMMOTLLANTS I LA SEVA RELACIÓ AMB ELS COV
Els Compostos Orgànics Volàtils (COV) són químics orgànics que tenen una alta pressió de vapor a temperatura ambient. Aquesta pressió de vapor està relacionada amb el punt d’ebullició, com més baix és, major és la quantitat de molècules que s’evaporen de la forma líquida i entren en l’aire circumdant.
Es consideren un dels contaminants més presents en l’atmosfera, ja que són substàncies clau en la formació d’ozó en la troposfera, juntament amb els òxids de nitrogen.
En relació amb els agents desemmotllants, hi ha alguns COV produïts durant la fabricació de poliuretà (emissions de xemeneia i emissions directes) i hi ha diverses formes en què poden reduir-se mitjançant els desemmotllants. Una d’elles, i la que es discuteix en el present article, és mitjançant els desemmotllants híbrids.
Actualment, els dissolvents utilitzats en els agents desemmotllants són hidrocarburs alifàtics hidrogenats de diferent rang de destil·lació, amb diferents punts d’ebullició i d’inflamació. Això incideix directament en la seva capacitat d’evaporació i, per tant, d’assecament damunt del motlle.
També tenen incidència en el rendiment del desemmotllant damunt la superfície del motlle, ja que, com a vehicle, inclou als ingredients actius que seran els responsables últims del bon desemmotllat de la peça de poliuretà així com del seu correcte acabat superficial.
En el cas dels desemmotllants híbrids 30% que ens ocupa en aquest article, s’utilitzen dissolvents especialment refinats, la combinació dels quals suposa un punt d’inflamació > 62 °C. Juntament amb el seu percentatge dins la formulació, permet que el producte no sigui perillós per al seu transport, tot un avantatge respecte als desemmotllants base solvents coneguts com a “classe III”.
Per a entendre la importància del canvi d’utilització d’un desemmotllant base solvent 100% a un desemmotllant híbrid fa falta esmentar la Directiva d’Emissions de Solvents de la UE (SET):
La Directiva d’Emissions de Solvents de la Unió Europea (Directiva 1999/13 / EC del Consell sobre la limitació d’emissions de compostos orgànics volàtils a causa de l’ús de solvents orgànics en unes certes activitats i instal·lacions) estableix valors límit d’emissió per a 20 categories diferents d'”Instal·lacions” usant solvents.
Les instal·lacions el consum de les quals de dissolvents i emissions estan en tot moment per sota dels llindars establerts en l’annex II A de la DEE només requereixen el registre de les seves activitats davant les autoritats nacionals competents. Uns altres han de reduir el seu ús de COV o reduir les seves emissions de COV (conegut com un enfocament de “reducció”) mantenint el contingut de solvent mitjana anual dels seus productes utilitzats per sota d’un sostre de percentatge establert. També han de controlar i informar les seves emissions.
Reducció de COVs en aplicació directa
Per a eliminar completament els COVs d’emissió directa, la millor solució és canviar d’un desemmotllant basat en solvent a un basat en aigua.
Encara que aquesta solució encara no està molt integrada en segons quins sectors del poliuretà, hi ha una tendència a l’alça a fabricar amb desemmotllants basi aigua, especialment si el consum és elevat i pot haver-hi tant un estalvi econòmic com mediambiental.
Entre les solucions basades en solvents i les basades en aigua, hi ha una opció més que és la coneguda com a desemmotllants híbrids.
Els desemmotllants híbrids clàssics o desemmotllants CO-SOLVENTS MIX 50:50 són uns productes en què la matèria principal, és a dir el vehicle dels ingredients actius, és aproximadament meitat aigua-meitat dissolvent.
En termes de funcionalitat i acabat de la peça desemmotllada, són com un base dissolvent, amb el desavantatge principal que almenys la meitat de la seva formulació no conté COV’s.
Així i tot, és una bona solució intermèdia per als fabricants de poliuretà que actualment estan produint les seves peces, ja sigui seients de cotxe, mobiliari, insonoritzants, calçat, volants, i altres, amb un desemmotllant base solvent i no volen fer el pas a canviar completament a un base aigua.
El simple canvi de base solvent a híbrid ja suposa una millora en uns certs aspectes, com ara reducció de preu, reducció de COV’s emesos a l’atmosfera i millor ambient de treball per als operaris en la línia de producció.
Amb aquests productes s’ha fet un pas més i rebaixat la quantitat de solvent a 30%, mantenint la naturalesa del producte, és a dir, el seu caràcter híbrid sense convertir-lo en un base aigua co-solvent.
Aquesta reducció de més percentatge de dissolvent en la formulació de l’híbrid aporta els següents avantatges:
- Reducció del cost del desemmotllant ja que hi ha menys dissolvent en formulació, sent substituït per aigua.
- Es passa d’un Packing Group III per ADR a no presentar ADR.
- S’incrementa el Flash Point a 62 >°C.
- Es redueix un 20% extra l’emissió de COV’s a l’atmosfera, respecte a un desemmotllant híbrid clàssic.
Gràfic comparatiu entre un desemmotllant classe II estàndard, amb un híbrid 50% estàndard i el nou híbrid 30%:
Respecte a desemmotllants base aigua es mantenen els següents avantatges:
- L’acabat superficial de la peça desemmotllada és com si fos aconseguit amb un desemmotllant base solvent estàndard, és a dir, tacte sec i suau que permet l’adhesió superficial de napas.
- Porus tancat o obert segons convingui.
- Més neteja dels portamotllesi equips auxiliars, sense obtenir el residu gras que deixa el base aigua clàssic.
Riscos d’inflamabilitat i transport
Durant l’ús de desemmotllants que portin part de dissolvent en la seva formulació la normativa ATEX (Atmosferes explosives) ha de ser considerada.
Encara que perquè es formi una atmosfera potencialment explosiva hagi d’ocórrer la combinació de la mescla d’una substància inflamable o combustible amb una oxidant a una concentració donada i juntament amb una font d’ignició, el risc es torna molt major quan es treballa amb productes d’elevada inflamabilitat en espais confinats o sense un bon sistema d’extracció.
Per evitar haver d’instal·lar equips ATEX, l’única solució és utilitzar desemmotllants 100% base aigua.
És important considerar que dins dels desemmotllants base solvents existeixen diferents graus d’inflamabilitat (coneguts en l’argot del sector com a Classe I, Classe II i Classe III). A més, en el cas dels híbrids al 30% es fa un pas més cap als base aigua, disminuint encara més la inflamabilitat.
On hi ha un impacte positiu incrementant la “Classe” del dissolvent utilitzat en els desemmotllants és en la European Agreement Concerning the International Carriage of Dangerous Goods By Road també coneguda com Transport ADR.
En els desemmotllant estàndard base solvent, passant de Classe I a Classe II, o de Classe II a Classe III, ja hi ha un increment del punt d’inflamació, amb el que comporta menys restriccions en el transport.
Referent a aquest punt, existeix una classificació del risc que cada material posseeix durant el transport que es diu Packing Group.
Substàncies d’alts punts d’inflamació, en general, tenen menor pressió de vapor que les que són molt inflamables. I la pressió de vapor està directament relacionada amb la volatilitat, que afecta directament el Packing Group dels productes transportats.
Així mateix, aquest Packing Group també defineix el grau de protecció que han de tenir els embalatges dels productes durant el seu transport.
D’acord amb la volatilitat, les substàncies que contenen dissolvents, poden ser classificades en 3 Packing Groups diferents segons s’observa a continuació:
En general, Packing Groups més elevats signifiquen menys restriccions i un transport més segur.
Amb els desemmotllants híbrids al 30%, es passa d’un Grup III (slightly toxic) dels Híbrids 50:50, a Sense grup (non-toxic).
Dit d’una altra manera, es passa a tenir la mateixa classificació per transport que un desemmotllant basi aigua.
A continuació, mitjançant unes taules adjuntes, es poden veure les diferències que hi ha entre un desemmotllant base solvent estàndard classe II, un híbrid al 50% i un híbrid al 30%:
Taula comparativa d’informació de seguretat relativa al transport entre un desemmotllant base solvent estàndard classe II, un híbrid 50% i un híbrid 30%:
Ambient de treball
L’ús de desemmotllants base dissolvent va associat amb vapors que respiren els operaris i treballadors que estan en la línia productiva, encara que hi hagi bons sistemes d’extracció.
Aquests vapors no sols poden ser molestos, sinó que també poden irritar les vies respiratòries i a elevades concentracions, en cas de sistemes d’extracció deficitaris, provocar somnolència, maldecaps, dificultats respiratòries, mareig i confusió.
Els vapors inhalats també a llarg termini poden tenir implicacions sobre la salut depenent del grau de toxicitat del dissolvent en qüestió.
Al seu torn, aquests dissolvents com més volàtils, major superfície de l’àrea de treball poden cobrir, creant riscos d’incendis, sobretot les substàncies de menor punt d’inflamació.
Referint-nos a la salut dels treballadors surt a la palestra la importància d’una reducció dels indicadors TLV i DNEL.
TLV i DNEL
Els TLV es refereixen a concentracions de substàncies que estan suspeses en l’aire i representen condicions sota les quals es creu que gairebé tots els treballadors poden estar exposats repetidament dia rere dia sense mostrar efectes adversos per a la salut. A causa del fet que, en la majoria dels casos, l’agent desemmotllant s’aplica per atomització amb pistoles polvoritzadores, un factor important a tenir en compte.
Al mateix temps, relacionat amb el terme TLV, existeixen els DNEL. Es tracta del nivell d’exposició a una substància per sobre del qual els humans no han d’exposar-se, mesurant el potencial de la substància per a causar efectes adversos per a la salut.
Aquest potencial variarà depenent del patró d’exposició a la substància, definint-se com una combinació dels següents elements:
- Els treballadors exposats al producte en la seva jornada laboral.
- La freqüència i durada de l’exposició, p. exposició única o exposició contínua durant vuit hores.
- La ruta d’exposició: dèrmica, inhalació o oral.
Per a cada efecte de salut i cada patró d’exposició rellevant, s’ha d’establir un DNEL.
En el cas dels desemmotllants híbrids, es produeix una reducció del percentatge de dissolvent en la seva composició que va directament lligada a una reducció dels TLVs i DNEL en el mateix percentatge, amb el que s’obté una millora en l’ambient de treball dels operaris de línia.
Encara que aquesta exposició als vapors produïts pels dissolvents dels desemmotllants pot reduir-se mitjançant l’ús d’equip de protecció respiratòria, aquesta opció cada vegada és menys preferible i només és acceptable on els sistemes de control i extracció de vapors no poden proporcionar nivells adequats de protecció de la salut, també com una línia secundària de defensa o com una mesura temporal mentre s’instal·len aquests sistemes.
La protecció respiratòria llavors només s’usa comunament per a treballs de manteniment o situacions d’emergència com a vessaments. Ha d’apreciar-se també que els equips de protecció respiratòria no sempre poden brindar una protecció completament efectiva.
A més, poden existir requisits legals nacionals que regulin l’ús de protecció respiratòria, com per exemple el seu temps d’ús limitat.
Per aquests motius, amb l’ús dels desemmotllants híbrids al 30%, aquesta exposició als vapors dels dissolvents es redueix dràsticament i mitjançant un doble efecte: d’una banda, a causa de la reducció d’un 60% de dissolvent, i, per l’altre, el dissolvent restant passa a tenir menor volatilitat.
Emmagatzematge
Aquesta nova gamma de desemmotllants híbrids, a causa del seu percentatge en dissolvent (30%), presenta un clar avantatge respecte desemmotllants basi aigua 100% en països de climes freds, sobretot a l’hivern.
Si bé el producte es congela a temperatures < 0 °C, la quantitat de dissolvent que porta fa de protector del sistema emulsionant, permetent que es temperi a 15 °C de manera natural. D’aquesta manera, es recuperen totes les propietats i les característiques físiques que tenia d’abans de la seva congelació.
Això no passa amb els base aigua, els quals, en general, resulten danyats després d’una congelació, i el seu rendiment en el procés productiu és inferior respecte al desemmotllant abans de congelar-se.
Aquesta propietat estableix un clar avantatge de cara al transport en països freds, ja que el transport es pot realitzar de la mateixa manera que amb productes basi dissolvent, sense que hi hagi necessitat de contractar serveis de transport temperats.
Taula comparativa tipus de desemmotllants:
| Desemmotllants base solvent estàndard | Desemmotllant base solvent concentrats (Classe II y III) | Desemmotllants base solvent estàndard i co-solvents | Desemmotllants híbrids estàndard | Desemmotllants híbrids 30% | |
| Ingredients actius | 1 – 4 % | 6 – 17 % | 5 – 15 % | 4 – 8% | 4 – 8 % |
| Solvents de baix punt d’ebullició 40-160 °C | 96 – 99 % | – | 0 – 20 % | – | – |
| Solvents d’alt punt d’ebullició 140-200 °C | – | 83 – 94 % | 0 – 20 % | 50% | 30% |
| COV’s promig generats | 95% | 90% | 10% | 50% | 30% |
| Aigua | – | – | 80 – 95 % | 40-45% | 66 – 62% |
| Mètode d’aplicació | Air – less | Aerogràfic | Aerogràfic | Aerogràfic | Aerogràfic |
| Risc d’inflamabilitat | Molt elevat | Elevat | Molt baix – Nuo | Baix | Molt baix |
| Packing Group | I | II ó III | – | III | – |
| Transport (Regulació ADR) | Si | Si | No | Si | No |
L’objectiu d’aquest article era presentar una tecnologia ja disponible en el mercat, que combina els beneficis dels desemmotllants base aigua en termes de reducció de COVs i toxicològics, juntament amb el bon rendiment i les facilitats productives que s’obtenen en treballar amb desemmotllants base dissolvent, fent un pas més en la tecnologia dels híbrids.
A l’ADN de Concentrol hi ha l’aposta per a la recerca i el desenvolupament de noves solucions. Sabem que tenim la missió d’elaborar noves tecnologies que permetin satisfer les necessitats dels nostres clients, al mateix temps que es té en compte el medi ambient i la salut dels treballadors. Per aquest motiu, continuem treballant per a idear i produir les millors solucions per al conjunt de la societat.
