Los agentes de desmoldeo desempeñan un papel vital en el sector de la espuma de poliuretano moldeado, pero su elección consiste en equilibrar una serie de factores, incluyendo el impacto ambiental, el costo y la eficiencia en el uso. Angel Rodriguez Guitart y Joaquim Serra Pica, de Concentrol, consideran algunas de las opciones.
Hay muchos factores a considerar al elegir el sistema de desmoldeo adecuado para una pieza de poliuretano moldeado. La industria de agentes de desmoldeo ha estado trabajando duro para reducir el impacto ambiental, mejorar la economía en uso y mantener la eficiencia de los desmoldeantes para el sector.
Uno de los más difíciles desafíos de los últimos años ha sido reducir el acabado grasiento que los agentes de desmoldeo a base de agua pueden dar a las piezas.
La presión para pasar de los agentes de desmoldeo a base de disolvente a los de base de agua ha sido fuerte: los fabricantes de equipos originales (OEM) han presionado a la industria para eliminar los VOC.
Además, la exposición de los trabajadores a disolventes, medida a través de los valores TLV / DNEL relacionados con los disolventes utilizados en la liberación del molde, junto con una mejora en el entorno del área de trabajo, ha ayudado a dinamizar el cambio de desmoldeantes a base de disolventes a los de base acuosa.
La industria del desmoldeante ha desarrollado sistemas que ofrecen un acabado mejorado de las piezas producidas con agentes de desmoldeo a base de agua y co-disolvente. El acabado de las piezas se ha vuelto más seco, lo que permite pegar en superficies almohadillas de calefacción y textiles auxiliares sin sacrificar la capacidad de desmoldeo.
No se trata de un extremo u otro, entre los agentes de desmoldeo 100% a base de disolvente y los 100% a base de agua, también hay dos soluciones intermedias: co-disolventes e híbridos.
Los agentes de desmoldeo de co-disolvente contienen al menos 75 a 85% de agua y de 5 a 15% de disolvente y típicamente tienen un tiempo de secado más corto y mejores emulsiones de ceras e ingredientes activos que los sistemas 100% a base de agua.
Los híbridos se basan en un sistema de soporte que es medio agua – medio disolvente. Se afirma que son al menos como un agente de desmoldeo basado en disolvente en cuanto a funcionalidad y acabado de la pieza desmoldeada, pero al menos la mitad de sus formulaciones contienen VOC.
Un tercer enfoque es aplicar menos agente de desmoldeo, pero más concentrado. Esto permite a los usuarios reducir los TLV, VOC y mejorar el ambiente de trabajo y usar menos.
Un enfoque más sofisticado es usar agentes de desmoldeo electrostáticos.
Con estos, la pistola de aplicación de desmoldeo está conectada a un polo eléctrico que está cargado negativamente, mientras que el molde de trabajo está conectado a un polo positivo. Mediante la aplicación de una corriente de alta tensión, se genera un campo electrostático entre el electrodo en la punta de la pistola y el molde.
Cuando el aplicador presiona el gatillo para iniciar el flujo del agente de desmoldeo, las partículas de aerosol están cargadas negativamente.
Las cargas opuestas se atraen: el molde atrae al agente de desmoldeo, cubriendo eficientemente toda su superficie. Esto ayuda a evitar pérdidas innecesarias y así ayuda a reducir el consumo.
Cualquier agente de desmoldeo convencional a base de disolvente se puede convertir al proceso de revestimiento de molde electrostático y esto se puede optimizar para dar una solución de conductividad adecuada que satisfaga las necesidades del cliente o la aplicación.
Hoy en día las soluciones electrostáticas no presentan olores fuertes o toxicidad adicional, y pueden utilizarse con disolventes de clase I, II o III.
El uso de agentes de desmoldeo electrostáticos puede conducir a una reducción significativa del consumo de entre el 30 y el 50% en comparación con los sistemas convencionales. Esto se debe a que el proceso evita la sobre-pulverización sobre los soportes del molde, los suelos y el ambiente circundante. También hay una reducción significativa de VOC emitidos que ayuda a mejorar el ambiente de trabajo.
Aplicar sistemas de desmoldeo electrostáticos es más eficiente a través de sistemas robóticos – aunque la aplicación manual es posible. Es necesario invertir en equipamiento específico, mientras que las pistolas de pulverización son más grandes y más pesadas de lo habitual.
El uso de agentes de desmoldeo electrostáticos también puede conducir a una reducción de flujo de entre el 30 y el 50%, esto significa que la generación de VOC y TLV se están reduciendo este mismo porcentaje.
Esto ayuda a mejorar el ambiente de trabajo y hay una reducción en el impacto ambiental global del proceso de moldeo.
Agente de desmoldeo sin estaño:
Los proveedores de agentes de desmoldeo han estado trabajando para reemplazar los compuestos organoestánnicos por otros compuestos organometálicos. Esto ha tenido un éxito moderado, pero los nuevos materiales tienen algunas limitaciones.
Los compuestos importantes a base de estaño son octoato estannoso, dilaurato de dibutilestaño (DBTDL) y mercaptidos de estaño. También se han utilizado ciertas sales de plomo, mercurio y antimonio.
La sustitución de DBTDL como catalizador por otras sustancias no organoestánnicas es posible utilizando conocimientos de vanguardia, colaboración y ensayos con los clientes para producir productos a medida.
Inflamabilidad:
Para reducir el riesgo de inflamabilidad, de nuevo, como en el caso de los VOC / TLV, la mejor opción es cambiar de agente de desmoldeo basado en disolvente a agua, pero hay alternativas: Una es actualizar el sistema de desmoldeo para usar un disolvente menos volátil.
La industria del poliuretano de la UE trabaja ampliamente en la clasificación de disolventes según la Directiva Europea 67/548/CEE (4). Esta divide los disolventes en tres grupos:
Clase I: Fácilmente inflamable: Sustancias cuyo punto de inflamación es inferior a 21ºC.
Clase II: Inflamable: Sustancias cuyo punto de inflamación es entre 21ºC y 55ºC.
Clase III: Combustible. Sustancias cuyo punto de inflamación es superior a 55ºC.
Por ejemplo, si un moldeador utilizaba un agente de desmoldeo de Clase I, que puede contener heptano, con un punto de inflamación menor o igual a 0ºC, el paso lógico es cambiarlo a un agente de desmoldeo de Clase II con un punto de inflamación de 28ºC. Este puede contener una nafta C9-C10.
Cambiar de un sistema Clase II a uno Clase III, basado en isoparafina con un punto de inflamación por encima de 55ºC, de nuevo reduciría significativamente la volatilidad. Cambiar a disolventes de punto de inflamación más alto es una buena manera de reducir rápidamente los VOC y TLV, pero hay un precio.
El tiempo de secado aumenta con el aumento de la temperatura del punto de inflamación y el modo de trabajo en la línea de producción se vuelve un poco más crítico. Esto se debe a que se necesita más tiempo de secado en los moldes antes de verter PU en ellos.
VOC y FOG
Los VOC son uno de los contaminantes más importantes presentes en la atmósfera, porque son sustancias clave en la formación de ozono troposférico o a nivel del suelo y juegan un papel importante en la formación de óxidos de nitrógeno que contribuyen al calentamiento global.
Las reacciones químicas implicadas en la formación de ozono troposférico son una serie de ciclos complejos en los que el monóxido de carbono y los VOC se oxidan a vapor de agua y dióxido de carbono, y ambos contribuyen al cambio climático.
La Unión Europea y la Organización Mundial de la Salud definen un VOC como “cualquier compuesto orgánico que tenga un punto de ebullición inicial inferior o igual a 250 °C (482 °F) medido a una presión atmosférica normal de 101,3 kPa”.
Punto de ebullición Denominación UE / OMS
< 50ºC Compuestos orgánicos muy volátiles (VVOC)
> 50ºC- <250ºC Compuestos orgánicos volátiles (VOC)
> 250ºC- <400ºC Compuestos orgánicos semivolátiles (SVOC)
> 400ºC Materia Orgánica de Partículas (POM)
Los compuestos orgánicos volátiles son compuestos químicos orgánicos que contienen átomos de carbono que tienen una alta presión de vapor a temperatura ambiente ordinaria. Esta presión de vapor está relacionada con el punto de ebullición. Cuanto más bajo es el punto de ebullición de un líquido, más rápido se evaporan sus moléculas en el aire circundante.
En el sector del automóvil, las normativas VDA de Alemania son muy influyentes. Las normativas VDA abordan las emisiones orgánicas de componentes de automoción, y al analizarlas se distinguen dos clases de compuestos: VOC y FOG.
Según las pruebas VDA, la cantidad de VOC emitida se obtiene de la suma de VVOC y VOC que se evapora fácilmente de la muestra a una temperatura de ensayo de 25 << 100ºC y con una concentración en el coche al menos dos veces mayor que la concentración exterior. La prueba denine FOG como la suma de VOC y SVOC que se evaporan de la muestra a temperatura de ensayo > 90ºC.
TLV, DNEL
Los valores límite umbral (TLV) son las concentraciones de sustancias suspendidas en el aire. Son importantes para los usuarios de agentes de desmoldeo debido a que la mayoría de estos son rociados sobre el molde.
Los TLV representan condiciones bajo las cuales se cree que casi todos los trabajadores pueden ser expuestos repetidamente día tras día sin mostrar efectos adversos para la salud.
Hay varios tipos de TLV. El promedio ponderado en el tiempo (TWA) es la concentración media, ponderada con el tiempo para un día laboral normal de 8 horas y una semana de 40 horas, a la que los trabajadores pueden ser expuestos repetidamente sin efectos adversos para la salud. Estos son útiles para definir el tamaño y la potencia de la capacidad de extracción de la planta para asegurar que el TLV para cada disolvente no sea violado.
El nivel sin efecto derivado (DNEL) es el nivel de exposición a una sustancia por encima de la cual los seres humanos no deben estar expuestos.
De acuerdo con la legislación de la UE, los fabricantes e importadores de sustancias químicas deben calcular los DNEL como parte de su Evaluación de Seguridad Química (CSA) (2) para cualquier producto químico utilizado en cantidades de 10 toneladas por año o más.
El DNEL mide el potencial de la sustancia para causar efectos adversos para la salud. Este potencial variará dependiendo del patrón de exposición a la sustancia, que generalmente se define mediante una combinación de los siguientes elementos:
• La población probable de ser expuesta al producto químico, es decir, los trabajadores, los consumidores o los seres humanos expuestos a través del medio ambiente. En algunos casos, se pueden considerar subpoblaciones vulnerables específicas como mujeres embarazadas o niños.
• La frecuencia y duración de la exposición;
• La vía de exposición: dérmica, por inhalación u oral.
Un hidrocarburo desaromatizado C9-C10, que es un disolvente alifático estándar comúnmente utilizado como portador en agentes de desmoldeo, contiene lo siguiente: DNEL (contacto con la piel) de 208 mg / kg de peso corporal / día y DNEL (inhalación) de 871 mg / m3.
Si se utiliza un hidrocarburo Clase III C11-C12, el DNEL desaparece.
Esta es una versión editada de un artículo que se proyectó en UTECH Las Americas, del 4 al 6 de abril, Centro Banamex, en Ciudad de México.
