INTRODUCCIÓ
El poliuretà va ser introduït en el sector del calçat a finals dels anys 60, i des de llavors s’ha convertit en un material molt popular pels fabricants de sabates, ja que aquest material permet obtenir unes sabates de qualitat, còmodes i duradores, així com de baix pes i amb un preu ajustat.
El seu interès radica en l’alta producció de calçat a escala global escala global que es fabrica cada any. Només durant el 2013, el “World Footwear Yearbook” va publicar que durant aquest període s’havien fabricat 22 bilions de parells de sabates en l’àmbit mundial.
Gràcies a la tecnologia del poliuretà, es poden obtenir diversos dissenys, ja sigui a partir del moldeig i la seva posterior combinació amb el cos de la sabata, o directament modelades en la sabata.
El poliuretà per a soles de sabata destaca per la seva lleugeresa i resistència a l’abrasió, aportant interessants propietats mecàniques.
Les soles de poliuretà són el resultat d’una reacció entre un isocianat i un sistema de poliol. La seva duresa és impartida per segments durs en la matriu del polímer i la seva densitat és el resultat del CO₂ generat per la reacció de l’isocianat i l’aigua, així com per la presència de petites quantitats d’un agent d’expansió durant la mescla, com és el cas dels sistemes de polièter.
Dins el sector del calçat, els poliuretans es troben en una àmplia gamma de tipus. Es poden usar tant en sabates i botes d’esport, com també per a soles de sabates de negocis i de moda, i també de seguretat d’alta qualitat.
Els sistemes de poliuretà de baixa densitat a compacte s’utilitzen per soles mitjanes (midsoles) i soles externes (outsoles).
La densitat dependrà del tipus de sola i el seu rang de duresa:
| Tipus de Poliuretà | Rang de duresa | Densitat |
| Polièster | Midsoles
Outsoles Mono-soles |
280-450 g/l
900-1100 g/l 500-600 g/l |
| Polièter | Soles monodensitat | 450 – 600 g/l |
Els sistemes de PU es basen tant en tecnologies de poliol polièster com de polièter. Aquestes tecnologies són adequades per a diferents usos finals i signifiquen diferents característiques de processament.
Els sistemes basats en polièster ofereixen una major resistència química i a l’abrasió, mentre que els sistemes de polièter presenten una resistència superior a la hidròlisi.
Entre les diferències de les dues tècniques de producció hi trobem la temperatura de processament: els sistemes basats en polièter són líquids a temperatura ambient, mentre que els polièsters requereixen aproximadament una temperatura de 45 °C.
Avui dia, els sistemes de polièter i polièster estan igualats a la indústria del calçat, per la qual cosa són els productors de soles de sabates els que fan l’elecció segons els seus requisits de producció, essent el polièster més utilitzat en calçat de seguretat a causa de la seva resistència química davant agents com els olis o dissolvents. El polièter en canvi és ideal per a soles resistents a la hidròlisi i per aguantar condicions d’alta humitat, com les que es troba en climes tropicals.
Avantatges de les soles de poliuretà:
- Baix pes aportant resistència tèrmica i a l’abrasió.
- Es produeixen soles flexibles que repercuteixen en la comoditat de l’usuari absorbint correctament els impactes que es produeixen en caminar, respecte a altres materials com EVA, PVC, nylon o pell.
- Versatilitat d’acabats: fàcilment personalitzable amb pigments o elements auxiliars.
- Material molt modelable: el poliuretà es pot fabricar amb diferents densitats per adaptar-se a diferents tipus de calçats, sigui de feina o de moda.
El fabricant de soles de sabates sol tenir el seu procés molt estandarditzat i sotmet les seves soles a estrictes controls de qualitat, entre els que per exemple es mesuren els paràmetres de la següent taula:
| Propietat | Unitat |
| Tensió | Mpa |
| Esquinçament | kN/m |
| Elongació | % |
| Flexió | % |
| Abrasió | Mg |
En el cas que les soles vagi pintades o adhesivades posteriorment, el fabricant sol fer un procés de rentat o “desengreixat” per eliminar possibles restes del desemmotllant que hagin pogut quedar superficialment a la sola i que podrien interferir en l’adhesió amb la pintura.
Un procés bastant comú és introduir les soles desemmotllades en una màquina de rentar automàtica amb doll de percloro calent. En aquest procés les soles són exposades alpercloro a 120 °C en una tina giratòria, durant 10-15 minuts que dura el cicle, per eliminar qualsevol impuresa de greix o brutícia que pogués interferir en el procés d’enganxat o acabat.
Mercat actual:
- Àsia és la responsable de la fabricació del 87% del calçat del món, sent Xina el país capdavanter, produint 2 de cada 3 parells que es produeixen globalment.
- Encara que actualment hi ha una tendència dels fabricants de calçat de deslocalitzar les produccions de la Xina a altres regions com Vietnam, Indonèsia i Taiwan.
- A Europa és on és més difícil competir en preu i el mercat està dominat per empreses que fabriquen calçat especialitzat com per exemple calçat de seguretat.
- El mateix passa a Estats Units, on també s’ha d’esmentar la producció de calçat militar.
TIPUS DE DESEMMOTLLANTS
Els desemmotllants utilitzats per a la producció de soles de poliuretà es classifiquen en funció del procés i material a desemmotllar:
- Soles Monodensitat o Bidensitat.
- Suelas Polièster o Polièter.
Actualment els consums més grans són en productes base solvent, encara que cada vegada hi ha més interès en la utilització de desemmotllant base aigua, ja siguin preparats per al seu ús o concentrats per diluir.
La seva elecció ha de fer-se també depenent del tipus d’acabat de la sola que es desitgi: Mat, setinat o brillant.
Les propietats principals d’un bon desemmotllant han de ser:
- Alt poder desemmotllant.
- Aportar un bon acabat a la sola en termes de brillantor o mate i uniformitat.
- Baix embrutament dels motlles i porta-motlles.
- Versatilitat davant altres dissenys de soles.
Desemmotllants per soles Monodensitat:
Els desemmotllants base solvent per a soles monodensitat consisteixen en una dispersió d’agents antiadherents en una base solvent tipus alifàtic o isoparafínic.
Des de fa un temps s’han deixat d’usar els dissolvents clorats i similars per raons toxicològiques, ja que podien afectar a la salut dels treballadors.
La concentració de matèria activa pot variar molt, en un rang del 2 a 60%. Sent cap a l’extrem més alt on es troba la concentració idònia que permet obtenir una ràpida aplicació del desemmotllant en carrusels giratoris, un bon desemmotllat i acabat superficial de la sola produïda, i al mateix temps emetre la mínima quantitat de VOC’s.
Els desemmotllants base aigua deuen la seva naturalesa a una emulsió, o sigui, consisteixen en agents antiadherents i additius emulsionats en aigua mitjançant uns sistemes tensioactius que poden ser de caràcter no iònic, catiònic o aniònic.
Per aquest motiu són més crítics en termes de transport i emmagatzematge, ja que sent la seva base aquosa, la viscositat pot oscil·lar depenent de la temperatura, i en cap cas poden ser sotmesos a temperatures inferiors a 0 °C, ja que es donaria un procés de congelació que podria desestabilitzar l’emulsió, trencant-la i tornant-la irrecuperable.
Un efecte similar pot succeir si se sotmet el producte a altes temperatures (> 50 °C) per exemple durant el transport sota la llum del sol en països de climes càlids o tropicals.
Per a la seva aplicació es recomana utilitzar una pistola aerogràfica amb un filtre de 0.3 mm, com en el cas dels base solvent, però usant una pressió d’aire de 2’5 a 3 bars per facilitar el seu assecat.
La temperatura del motlle no hauria de ser inferior a 50 °C per facilitar l’assecament, així com és molt important mantenir una distància d’aplicació de 20 a 30 cm entre la pistola i el motlle, per poder formar un film uniforme en la superfície que faciliti el desemmotllat.
Finalment, en el cas dels base aigua és important que entre l’aplicació del desemmotllant i la injecció/colada del poliuretà passi un mínim d’1 minut, sinó, pot ser convenient usar una pistola d’aire per accelerar l’assecat i reduir els temps de cicle del carrusel.
Desemmotllant per a soles Bidensitat:
El calçat bidensitat consisteix en una sola de poliuretà externa i una entresola, les dues modelades i unides una amb l’altra durant el seu procés de producció. La raó és per assegurar que la sola exterior té una bona resistència a l’abrasió o enfront d’olis, i una sola interior que garanteixi major comoditat a l’usuari. D’aquesta manera, es combina comoditat i seguretat en una sola.
Aquests desemmotllants són molt utilitzats per a la indústria de calçat de seguretat, on un acabat impecable i sobretot una bona unió de soles és un requisit indispensable.
Aquí s’utilitzen desemmotllants base solvent o base aigua que contenen una matèria activa composta per materials antiadherents especials que creen una pel·lícula homogènia, estable i consistent damunt del motlle facilitant el desemmotllament i reduint el consum. Aquestes formulacions aconsegueixen que el residu que queda damunt del motlle després de diversos desemmotllaments sigui mínim, allargant així els cicles de neteja.
Aquests desemmotllants faciliten la unió entre les dues soles que provenen de dues injeccions de diferent densitat, produint unes soles d’acabat setinat i tacte poc o gens gras.
En el cas dels base solvent, treballen perfectament en un ampli rang de temperatures, i a diferència desemmotllants per a soles monodensitat, aquests solen estar formulats amb dissolvents d’alt punt d’ebullició com a vehicle per a la matèria activa, amb el que s’aconsegueixen productes menys inflamables i amb un assecat una mica més lent provocant que part del solvent actuï com un oli facilitant la lubricació de la sola en el motlle.
En els base aigua, el factor a tenir en compte és que la temperatura dels motlles sigui l’adequada per facilitar l’assecat, juntament amb una bona polvorització per obtenir un bon resultat.
Per obtenir una perfecta atomització i distribució dels ingredients actius sobre el motlle, igual que per a les soles monodensitat, es recomana que siguin aplicats mitjançant un equip aerogràfic amb un filtre de grandària 0’3 mm.
Si s’utilitza la seva versió electroestàtica, a més de mantenir les propietats del producte original, s’obté un estalvi del 30% en consum, així com la corresponent reducció de VOC’s emesos a l’atmosfera.
Nous factors que s’han de tenir en compte actualment respecte a l’elecció d’un desemmotllant:
- Quantitat de VOC’s i FOG.
- Inflamabilitat, amb tot el que comporta de regulació referent a les instal·lacions on s’utilitza (ATEX), perill segons el punt d’inflamació (Clase) i aspectes relacionats amb el transport i emmagatzematge.
- Toxicitat dels productes involucrats en la seva formulació i les seves implicacions en l’ambient de treball, amb particular referència als compostos d’estany i solvents.
- Impacte final al medi ambient.
Reducció de VOC’s, TLV’s i DNEL:
Per eliminar completament els VOC’s 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 els productors de calçat, hi ha una tendència a l’alça a fabricar amb desemmotllants base aigua sobretot si el consum és elevat i pot haver-hi un estalvi econòmic i medi-ambiental.
Desemmotllants híbrids
Entre les solucions basades en solvents i les basades en aigua, hi ha una opció més que és la coneguda com desemmotllants híbrids.
Els desemmotllants híbrids o desemmotllants CO-SOLVENTS MIX 50:50 són uns desemmotllants en què la matèria principal, o sigui el vehicle dels ingredients actius, és meitat aigua, meitat dissolvent (aproximadament).
En termes de funcionalitat i acabat de la peça desemmotllada són com un base solvent, amb el desavantatge principal que almenys la meitat de les seves formulacions contenen VOC’s.
Tot i això, és una bona solució intermèdia per als fabricants de calçat que actualment estan produint les seves soles amb un desemmotllant base solvent i no volen fer el pas a canviar a base aigua pels inconvenients i el canvi en la forma de treballar que això comporta.
El canvi de base solvent a híbrid suposa una millora en certs aspectes tals com la reducció de preu, reducció de VOC’s emesos a l’atmosfera i millor ambient de treball en la línia de producció.
Desemmotllants electroestàtics
Si el productor de soles de calçat vol reduir el consum i els VOC’s sense canviar la naturalesa química del seu desemmotllant té una possible solució en els desemmotllants electroestàtics.
El principi tècnic sota el qual operen aquests tipus d’agents desemmotllants és el següent: S’utilitzen unes pistoles d’aplicació electroestàtica específiques que estan connectades a un pol negatiu, mentre que el motlle de treball està connectat a un pol positiu. En aplicar un corrent d’alt voltatge, es genera un camp electroestàtic entre l’elèctrode en la punta de la pistola i el motlle. Quan el producte s’atomitza, les partícules carregades negativament es mouen cap a la superfície del motlle sota la influència del camp electroestàtic.
El resultat és que, a mesura que s’atreuen les càrregues oposades, el motlle atreu l’agent desemmotllant, cobrint de manera eficient tota la seva superfície, evitant pèrdues innecessàries i proporcionant així una disminució en el consum.
Qualsevol desemmotllant basat en solvents es pot convertir en electroestàtic, garantint una solució de conductivitat suficient, ajustada i adequada que satisfaci les necessitats del client o l’aplicació. Avui dia les solucions electroestàtiques no presenten olors fortes o toxicitat addicional, i permeten treballar electrostàticament amb solvents coneguts en el sector com a classes I, II o III.
Els avantatges de l’ús de desemmotllants electroestàtics són, per tant, una reducció significativa del consum, d’entre 30 i 50%, en evitar la pèrdua de material que no entra en el motlle com a resultat de la brutícia de les parts externes (suports de motlles, sòls, etc.) i una reducció significativa de VOC’s emesos, millorant l’ambient de treball.
Les consideracions a tenir en compte són la dificultat més gran de controlar la seva aplicació a través de sistemes robòtics (encara que és possible l’aplicació manual) i la necessitat d’equips i pistoles específics, més grans i pesats de l’habitual, la qual cosa significa una major inversió inicial en equips.
Desemmotllants “Tin-Free”:
En els últims anys tant els fabricants de calçat com els proveïdors dels desemmotllants han estat treballant per substituir els compostos orgànics d’estany per altres compostos orgànics metàl·lics, però amb algunes limitacions d’acord amb la seva efectivitat.
La majoria dels compostos organometàl·lics utilitzats durant molt temps es basen en estany i inclouen com més usat, el dilaurat de dibutilestany (DBTDL).
És possible substituir el DBTDL com a catalitzador amb altres substàncies no organoestàniques utilitzant coneixements específics adquirits en el sector, així com juntament amb una forta col·laboració i proves amb els clients, amb la finalitat d’ajustar un producte fet a mesura que compleixi amb tots els requisits.
Productes auxiliars:
Pel mercat del calçat basat en poliuretà, existeixen una gamma de productes auxiliars tals com a netejadors de motlle, des dels més tòxics però efectius que contenen NMP i NEP fins a netejadors sense risc per a la salut i lliures de NMP.
L’empresa d’especialitats químiques Concentrol acumula dècades d’experiència en el sector d’agents desemmotllants. Pionera per la seva aposta per la recerca i desenvolupament, Concentrol ofereix solucions a mida de cada client utilitzant les últimes tecnologies i coneixements del sector per aconseguir la màxima eficàcia i rendiment. Contacti per a més informació: info@concentrol.com
Bibliografia:
http://www.polyurethanes.org
Huntsman – PU review April 2015
ES_shoe_sole
