Una de les divisions estratègiques de Concentrol és la dels desemmotllants, representant els desemmotllants per a soles de calçat de poliuretà un dels nostres productes estrella per a aquesta divisió. L’alt grau d’especialització aconseguit gràcies a la innovació i la millora contínua ha aconseguit una alta reputació dels nostres productes i actualment donem servei i cobertura a una àmplia varietat de sectors industrials. A més, estem presents en tots els continents, amb clients d’àmbit internacional que ens donen una visió mundial del mercat estratègica i que ens converteix en referents a nivell mundial.
L’elecció del desemmotllant adequat depèn de diversos factors que detallem en el present article. La base de les soles amb les que treballem, polièter o polièster, marcarà la solució òptima, però també s’ha de tenir en compte el tipus de sola a fabricar, que pot ser d’una densitat o de dues densitats, en el cas requereix d’injeccions diferents. L’objectiu del desemmotllant sempre és el mateix: aconseguir un alt poder desemmotllant, un bon acabat amb brillant o mat segons requeriments del client, i uniformitat de la superfície; a més d’aconseguir un mínim embrutiment del motlle i una gran adaptabilitat a les peces definides en el disseny del calçat.
Els factors mediambientals, de seguretat i salut també són molt importants quan ens referim als desemmotllants per a soles de poliuretà. Les emissions de gasos a l’atmosfera, la toxicitat o la inflamació del producte són importants punts a tenir en compte per a l’elecció d’un desemmotllant, sent els desemmotllants CO-SOLVENTS MIX 50:50 o híbrids, una solució per la qual opten els fabricants per reduir els VOC ‘s emesos a l’atmosfera i millorar l’ambient de treball en la línia de producció.
Tot seguit ampliem els detalls de tots els factors a tenir en compte en el procés d’elecció d’un desemmotllant per a soles de sabata.
La importància dels agents desemmotllants en els processos de modelatge de calçat de poliuretà és ben coneguda, ja que influeix de manera decisiva en l’aparença de les soles desemmotllades, en operacions com el pintat o enganxat i en la rendibilitat mesura en les taxes de rebuig .
Els paràmetres més comuns, que sempre són considerats per un fabricant de calçat, per trobar el desemmotllant més adequat per al seu procés són:
Temperatura del motlle: el desemmotllant s’ha de formular amb un portador que s’assequi prou ràpid després d’aplicar-lo al motlle, per formar una bona pel·lícula i desmoldearlo sense problemes.
Les temperatures correctes del motlle són imprescindibles per catalitzar la reacció entre el poliol i l’isocianat al nivell correcte a mesura que es formula el sistema, i per obtenir soles de PU correctament curades en un temps de cicle definit per no pertorbar els objectius de productivitat.
El tipus de poliol utilitzat per produir les soles de calçat: polièster o polièter. Els poliesters solen ser més barats i tenen menys viscositat, mentre que els poliols de polièter proporcionen millors propietats de resistència a l’abrasió, però tenen major viscositat i són més cars.
Els desemmotllants estan dissenyats específicament per a cada tipus de poliol, el que normalment fa que un desemmotllant per polièster no desemmotlli prou en polièter o causi forats d’agulla o altres efectes no desitjats.
L’acabat de la sola del calçat també és imprescindible per triar un desemmotllant correcte, ja que la seva formulació serà força diferent si es desitja una superfície brillant o mat. Com a norma general, els desemmotllants formulats amb alta concentració de ceres donen un acabat més setinat / mat que els que contenen només una barreja de silicones i resines.
És important tenir en compte els processos posteriors com la pintura i el desgreixatge, ja que les soles normalment desemmotllades s’han de netejar o desengreixar abans de pintar-les; però, alguns desemmotlladors poden fer que aquest procés sigui més fàcil i ràpid.
També en el procés de doble densitat és important que el desemmotllant es dissenyi en conseqüència, per no interferir amb la unió de la sola de PU i la sola intermèdia.
Tots els factors esmentats anteriorment han de ser coneguts i estudiats pel formulador del desemmotllant per tal d’obtenir un producte que funcioni de manera excel·lent optimitzant les línies de producció de calçat.
A vista ràpida, el desemmotllant és un producte químic, normalment líquid, format principalment per un portador (aigua o dissolvent), que té tot el material actiu i additius dispersos / emulsionats en ell. El seu contingut de sòlids pot diferir d’alguns desemmotllants a altres, ja que podem tenir a punt per usar els de baix contingut de sòlids, generalment formulats amb un dissolvent d’evaporació ràpida, com heptà, o desemmotllants concentrats preparats per utilitzar amb major contingut de sòlids per poder aplicar menys cabal amb l’equip de polvorització, i generalment formulat amb un dissolvent volàtil més baix, per exemple Naphta C9-C10, que també trigarà més a assecar-se.
No obstant això, en triar un desemmotllant hi ha altres factors, a més dels esmentats anteriorment, que cal tenir en compte i que també són importants:
Tots aquests factors intervenen en l’elecció d’un desemmotllant i s’han de tenir en compte per al funcionament òptim de la línia, així com la seva incidència en un equilibri entre la seguretat, el medi ambient i la protecció dels treballadors amb nivells de cost, per maximitzar la productivitat mentre es produeix articles de calçat d’alta qualitat.
VOC’s
La Unió Europea defineix un compost orgànic volàtil (VOC) com “qualsevol compost orgànic que tingui un punt d’ebullició inicial inferior o igual a 250 ° C (482 ° F) mesurat a una pressió atmosfèrica estàndard de 101,3 kPa”. Es consideren un dels contaminants més presents en l’atmosfera, ja que són substàncies clau per entendre la formació d’ozó a la troposfera juntament amb els òxids de nitrogen.
En relació amb els desemmotllants, hi ha alguns VOC produïts durant la fabricació de poliuretà (emissions per xemeneia i emissions directes) i hi ha diverses maneres de reduir-los amb la tecnologia desemmotllant. Els dissolvents típics utilitzats en els desemmotllants són hidrocarburs alifàtics o isoparafínicos.
Reducció de VOC’s:
El primer pas (i el més fàcil) per reduir els VOC és canviar d’un desemmotllant llest per a usar amb baix contingut de sòlids a un de concentrat llest per utilitzar.
Els desemmotllants concentrats tenen avantatges en comparació amb els de baix contingut de sòlids, el principal avantatge és que es redueix la velocitat de flux del producte aplicat al motlle, mentre que l’excés de polvoritzat també. Això permet optimitzar la producció i la reducció dels cicles de neteja dins dels motlles i al voltant d’ells. Proporcionant també un millor ambient de treball amb menys dissolvent a l’atmosfera.
Però per eliminar completament els VOC, la millor solució és canviar d’un desemmotllant amb base de dissolvents a un amb base d’aigua. Els desemmotllants amb base d’aigua, en algunes famílies d’escuma de poliuretà, estan disponibles des de fa molts anys, però la seva principal desavantatge durant els últims anys va ser que aporten un acabat greixós a la peça de poliuretà desemmotllament, que no és acceptable per a molts fabricants .
Millorar aquest paràmetre sense perdre la capacitat de desemmotllament ha estat un dels reptes més difícils dels últims anys. Les tendències en els mercats és treballar constantment en aquest tema, millorant els desemmotllants a força d’aigua i co-solvents, fent-los més semblants als d’acabat sec ia base de dissolvents, mentre es manté la seva gran capacitat de desemmotllament i es fa possible enganxar-los i pintar-los.
Entre el dissolvent i l’aigua hi ha una solució intermèdia: Co-solvent 50:50 (híbrids). Els CO-SOLVENT MIX 50:50 són desemmotllants en què el material principal, que és el vehicle dels ingredients actius, és meitat aigua i meitat dissolvent (aproximadament). En termes de funcionalitat i acabat de la part desemmotllada, són com una base dissolvent, amb la principal desavantatge que almenys la meitat de les seves formulacions contenen VOC. Així i tot, és una bona solució intermèdia per als fabricants de calçat que actualment produeixen els seus soles amb un desemmotllant a força de dissolvents i no volen donar el pas per canviar l’aigua a causa dels inconvenients i els canvis en la forma de treballar que comporta.
El canvi de base dissolvent a híbrid suposa una millora en certs aspectes, com la reducció de preus, la reducció de VOC emesos a l’atmosfera i un millor ambient de treball en la línia de producció.
Deixant de banda els desemmotllants a força d’aigua i els codisolventes, una altra solució per reduir els VOC en l’etapa d’aplicació del desemmotllant és l’ús de desemmotllants electrostàtics, com veurem en la següent secció.
Sistemes d’aplicació
- Robots d’aplicació
Bàsicament, gairebé tots els desemmotllants es poden aplicar manualment amb pistola polvoritzadora o automàticament amb robot. El propòsit principal d’usar un robot és per estalviar costos. Avui dia, els robots poden aplicar en tots els eixos, assegurant la correcta aplicació del desemmotllant com ho faria un operador humà.
Beneficis:
- Sempre la mateixa aplicació, limita el risc de delaminació en soles de sabates de doble densitat a causa d’una aplicació excessiva per error humà.
- Optimització del consum de desemmotllant, el que significa realitzar cicles de neteja més prolongats i allargar la vida útil dels motlles.
- Fàcil d’executar l’aplicació electrostàtica per robot en lloc de a mà.
- La velocitat d’aplicació pot augmentar-se o ajustar-se sense risc de fatiga.
- Reducció del cost.
- Producció més homogènia, ja que sempre s’aplica la mateixa quantitat de desemmotllants en les mateixes àrees del motlle.
Desavantatges:
- Els robots certament poden assumir les seves tasques assignades, però en general no poden manejar situacions inesperades, força comuns en la indústria de PU, com per exemple quan hi ha alguns problemes en un motlle específic.
- Major inversió a l’inici.
- Els robots instal·lats en els llocs de treball encara requereixen treball manual adjunt. Formar a aquests empleats sobre com treballar amb els robots definitivament té un cost associat.
Pel que fa a la tecnologia d’aplicació en els desemmotllants, hem de considerar també la tecnologia electrostàtica, que funciona juntament amb els desemmotllants electrostàtics. Qualsevol desemmotllant a força de dissolvent es pot convertir en electrostàtic, garantint una solució de conductivitat suficient, ajustada i adequada que satisfaci les necessitats del client o l’aplicació.
Avui en dia, les solucions electrostàtiques no presenten olors fortes ni toxicitat addicional, i permeten treballar electrostàticament amb dissolvents coneguts en el sector com classes I, II o III. Els avantatges d’utilitzar desemmotllants electrostàtics són, per tant, una reducció significativa del consum, d’entre un 30 i un 50%, en evitar la pèrdua de material que no s’introdueix en el motlle com a resultat de la brutícia de les parts externes ( suports de motlles, terres, etc.) i una reducció significativa dels VOC emesos, millorant l’ambient de treball.
Les consideracions que s’han de tenir en compte són la major facilitat per controlar la seva aplicació a través de sistemes robòtics (encara que l’aplicació manual és possible) i la necessitat d’equips i pistoles específics, més grans i més pesats del que és habitual, el que significa una major inversió inicial en equips.
Com veiem en el gràfic de comparació, amb els desemmotllants electrostàtics es pot aconseguir una reducció del cabal aplicat d’entre un 30 i un 50%, això vol dir que també els VOC es redueixen aquest percentatge. També s’aconsegueix una millora en l’impacte al medi ambient i en el lloc del treballador.
Tots els desemmotllants a força de dissolvents de Concentrol poden ajustar-se per ser utilitzats amb equips electrostàtics d’acord amb un valor de resistència elèctrica proposat pel client, juntament amb el proveïdor de l’equip, que generalment és al voltant d’un valor de 200-500 MΩ.
Inflamabilitat
Durant l’ús de desemmotllants, principalment de base dissolvent, també s’ha de considerar ATEX (Atmosfera explosiva), encara que per una atmosfera potencialment explosiva ha d’haver la combinació de la barreja d’una substància inflamable o combustible amb un oxidant en una concentració donada juntament amb la font d’ignició. El risc es fa més gran i més complicat quan estem en un espai confinat i amb treballs de manipulació d’aquestes substàncies.
Per evitar haver d’instal·lar instal·lacions ATEX, hi ha la solució d’usar desemmotllants a força d’aigua, encara que quan es parla de diferents graus d’inflamabilitat (coneguts en el llenguatge del sector com Classe I, Classe II i Classe III), es poden implementar altres solucions com desemmotllant de classe III concentrat, desemmotllant electrostàtic, pastes de cera … Però tot i tenir una instal·lació ATEX, hi ha avantatges d’alguns tipus de desemmotllants de dissolvents en comparació amb altres.
En el sector del poliuretà ha una antiga classificació coneguda de dissolvents que formen part del desemmotllant com a portadors dels ingredients actius:
- Classe I: Fàcilment inflamable: substàncies el punt d’inflamabilitat és inferior a 21ºC.
- Classe II: Inflamable: substàncies el punt d’inflamabilitat està entre 21ºC i 55ºC.
- Classe III: Combustible. Substàncies el punt d’inflamabilitat és superior a 55ºC.
Riscos i impacte mediambiental
A més de la inflamabilitat, els perills dels productes involucrats en la formulació del desemmotllant, i les seves implicacions en l’ambient de treball, poden provenir dels compostos d’estany. Per evitar l’ús d’aquestes substàncies restringides, ja s’ha estès una nova variant de desemmotllants a nivell mundial, els desemmotllants sense estany.
Els proveïdors del desemmotllant han estat treballant en els últims anys per substituir els compostos de organoestaño per altres compostos organometàl·lics, principalment basats en bismut o zinc, però amb algunes limitacions pel que fa a la seva efectivitat.
A més, els catalitzadors de amina s’han estudiat com a alternativa, però mentre que els catalitzadors d’amina exerceixen algun efecte sobre la reacció isocianat-hidroxil, les sals organometàl·liques afavoreixen la reacció d’isocianat-hidroxil gairebé exclusivament i, per tant, són catalitzadors de gelificació. Això significa que els catalitzadors basats en metalls típicament acceleren la reacció de gelificació entre l’isocianat i l’alcohol, mentre que els catalitzadors basats en amina s’usen principalment en reaccions d’espumació, ja que aquests catalitzadors també promouen la reacció isocianato- aigua.
La majoria dels compostos organometàl·lics utilitzats durant molt de temps es basen en estany i inclouen octoato estannós, dilaurato de dibutilestany (DBTDL) i mercaptidas d’estany. També s’han usat certes sals de plom, mercuri i antimoni.
Els compostos d’estany, especialment el dilaurato de dibutilestany, són d’ús generalitzat en recobriments com a catalitzadors per a la reacció isocianat / hidroxil. Com a regla general, els catalitzadors de organoestaño no són selectius, catalitzen la reacció dels isocianats amb grups hidroxil i aigua i també catalitzen la hidròlisi dels grups èster.
L’efecte catalític de les sals metàl·liques és més complex que el de l’amina, que es complexa amb l’hidroxil o l’isocianat. L’estany i altres catalitzadors metàl·lics activen tant el poliol com el isocianat, primer mitjançant la formació d’un complex binari entre el catalitzador i el poliol i després mitjançant la unió del isocianat.
Substituir el DBTDL com a catalitzador amb altres substàncies no de organoestany és possible utilitzant coneixements d’avantguarda juntament amb una col·laboració i proves sòlides amb els clients, per ajustar productes fets a mida que compleixin tots els requisits.
RESUM
Concentrol, amb la seva gamma de desemmotllants, treballa constantment en tots els punts descrits anteriorment per millorar els seus productes i oferir una solució, juntament amb millores en la línia del client, com a nous equips o canvis en els seus processos. Cada línia de calçat de PU s’ha d’estudiar individualment per recomanar el desemmotllant, la pistola polvoritzadora i altres instal·lacions d’equip més adequades.
L’objectiu d’aquest article és conèixer i informar sobre diferents factors, que cal tenir en compte, a més de la seva funció òbvia, en triar un desemmotllant de poliuretà per a calçat, mostrant també algunes de les solucions que Concentrol ofereix als seus clients per aconseguir tot aquests objectius.
Veure video de la presentació a DESMA Housefair 2018
CA_DSM_DESMA_13-12
