La empresa de soluciones químicas Concentrol está estructurada en cuatro grandes divisiones: Performance Materials, Food Processing Aids, Additives y Adhesives.
Los profesionales de la división de Performance Materials trabajan principalmente con dos materiales, la espuma de poliuretano, que da lugar a varios productos, y la madera, que es una de las apuestas de futuro de la empresa.
Los desmoldeantes para espumas de poliuretano son una especialidad química pensada para la aplicación final del producto. Este producto tiene un alto valor añadido para el cliente, y la elección de un agente desmoldeante u otro puede tener que ver con muchos factores como el impacto medioambiental, el coste de su uso o la eficiencia.
Tipo de desmoldeantes
- Base solvente
Originariamente, se utilizaban casi siempre los desmoldeantes de base solvente, unas soluciones que no eran muy sostenibles y, además, en algunos casos comprometían la salud de los trabajadores, puesto que estos estaban expuestos a disolventes. Esta exposición se mide a través de los valores TLV/DNEL, relacionados con los disolventes formulados en los desmoldeantes.
- Base agua
Progresivamente, los fabricantes de equipos originales (OEM) han presionado a la industria para eliminar los VOC’s y, así, ir haciendo el cambio a los desmoldeantes de base agua. Este cambio ha venido en paralelo a formular desmoldeantes que consiguieran piezas con un acabado más seco, lo que, por ejemplo, permitiera enganchar napas calefactoras y textiles auxiliares en su superficie sin tener que sacrificar la capacidad de desmoldeado.
En esta línea, uno de los desafíos más difíciles de los últimos años ha sido reducir el acabado graso que los agentes desmoldeantes a base de agua pueden dar a las piezas.
- Co-disolventes
Entre los agentes de desmoldeo solventes y los de base de agua se sitúan los co-disolventes y los híbridos.
Los agentes de desmoldeo de co-disolvente contienen del 75 al 85% de base de agua y del 5 a 15% de disolvente. También cabe destacar que estos tienen un tiempo de secado más corto y producen mejores emulsiones de ceras e ingredientes activos que los sistemas 100% a base de agua.
- Híbridos
Los desmoldeantes híbridos se basan en que el vehículo de los ingredientes activos son 50% agua y 50% disolvente. En cuanto a su funcionalidad y acabado de las piezas, son como unos desmoldeantes de base solvente, pero su formulación contiene la mitad de VOC’s.
También existen un par más de opciones, a medio camino entre los desmoldeantes a base solvente y los de base agua, que son los desmoldeantes concentrados y los agentes desmoldeantes electroestáticos.
- Desmoldeantes más concentrados
Hay quien opta por aplicar menos cantidad de agente desmoldeante, pero que este sea más concentrado. De esta forma se permite a los usuarios reducir los TLV, los VOC’s y, en definitiva, mejorar la salud de los trabajadores que tienen contacto directo con estas sustancias.
- Agentes desmoldeantes electroestáticos
Este es el enfoque más sofisticado técnicamente. 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 electroestático entre el electrodo de 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. Teniendo en cuenta que las cargas opuestas se atraen, el molde atrae al agente de desmoldeo, cubriendo eficientemente toda su superficie. Esto ayuda a evitar pérdidas innecesarias y a reducir el consumo y el impacto medioambiental.
Hoy en día las soluciones electroestáticas no presentan olores fuertes o toxicidad adicional, pudiendo utilizarse con disolventes de clase I, II o III.
El uso de agentes de desmoldeo electroestáticos evita el exceso de pulverización de los soportes del molde, los suelos y el ambiente circundante. Esto, en la práctica, significa que existe una gran reducción del consumo, entre el 30 y el 50% en comparación con los sistemas convencionales. Además, con este sistema existe una reducción significativa de los VOC’s emitidos, también entre un 30 y 50%, lo que ayuda a mejorar el ambiente de trabajo.
Los sistemas de desmoldeo electroestáticos suelen aplicarse a través de sistemas robóticos, lo que supone una inversión en equipamiento específico. También hay que tener en cuenta que las pistolas de pulverización serán mayores y más pesadas que las que se usan habitualmente.
Los desmoldeantes sin estaño, un éxito relativo
Con el paso del tiempo, la industria del poliuretano ha ido evolucionando sus soluciones para conseguir componentes cada vez más respetuosos con el planeta.
El estaño es un compuesto organometálico que se ha ido quedando de lado a consecuencia de su fuerte impacto en el medio ambiente. Aunque se utilizó mucho durante un largo período de tiempo, ahora ya no se emplea mucho porque se trata de un componente muy difícil de degradarse en el medio natural.
Los proveedores de agentes desmoldeantes han estado trabajando para reemplazar los compuestos organoestánicos por otros compuestos organometálicos. Lo cierto es que las nuevas soluciones han tenido un éxito moderado, puesto que los nuevos materiales tienen algunas limitaciones.
Los compuestos importantes a base de estaño son octoato de estaño, dibutil dilaurato de estaño (DBTDL) y mercaptida de estaño. También se han usado ciertas sales de plomo, mercurio y antimonio. La sustitución de DBTDL como catalizador por otras sustancias no organoestánicas es posible gracias a los conocimientos de vanguardia, colaboración y ensayos con los clientes para producir productos a medida.
Reducir la inflamabilidad, un reto en estudio
Para reducir el riesgo de inflamabilidad de los desmoldeantes, la mejor opción es cambiar de desmoldeante base solvente a un desmoldeante de base agua, aunque existen alternativas.
Una opción es actualizar el sistema de desmoldeo para utilizar un disolvente menos volátil.
La industria del poliuretano de la Unión Europea trata los disolventes según la Directiva Europea 67/548/CEE, que los clasifica en tres grupos:
- Clase I: Fácilmente inflamables. Sustancias con punto de inflamación inferior a 21ºC.
- Clase II: Inflamables. Sustancias con el punto de inflamación de entre 21 °C y 55 °C.
- Clase III: Combustibles. Sustancias con el punto de inflamación superior a 55 °C.
Por ejemplo, si un modelador usaba un desmoldeante de Clase I, que puede contener heptano y tiene un punto de inflamación menor o igual a 0 °C, el paso lógico es cambiarlo a un desmoldeante de Clase II con un punto de inflamación de 28 °C. Este puede contener una nafta C9-C10.
Cambiar de un sistema Clase II a uno de Clase III, basado en isoparafina y con un punto de inflamación por encima de 55 °C, de nuevo reduciría significativamente la volatilidad. Cambiar a disolventes de punto de inflamación más alto es una buena manera de reducir rápidamente los VOC’s y TLV, pero con el aumento de la temperatura del punto de inflamación, el tiempo de secado será mayor. Como se necesitará más tiempo para secar los moldes antes de verter el poliuretano, hay que tener en cuenta que la cadena de trabajo en la línea de producción se volverá más crítica.
Los VOC’s y su impacto medioambiental
Los VOC’s, los Compuestos Orgánicos Volátiles, son uno de los agentes contaminantes que mayor impacto tienen en la atmósfera. Estos componentes son clave en la formación de ozono en la troposfera y a nivel de tierra porque forman óxidos de nitrógeno que contribuyen al calentamiento global.
Las reacciones químicas implicadas en la formación de ozono troposférico consisten en una serie de ciclos en los que el monóxido de carbono y los VOC’s se oxidan a vapor de agua y dióxido de carbono, y ambos contribuyen al cambio climático.
La Unión Europea y la OMS, la Organización Mundial de la Salud, definen a un VOC’s como cualquier compuesto orgánico que tenga un punto de ebullición inicial inferior o igual a 250 °C medido a una presión atmosférica normal, de 101,3 kPa.
Los compuestos orgánicos volátiles son compuestos químicos orgánicos que contienen átomos de carbono con una alta presión de vapor a temperatura ambiente. Esta presión de vapor está relacionada con el punto de ebullición, y cuanto más bajo sea éste, más rápido se evaporan las moléculas en el aire.
TLV y DNEL, indicadores a tener en cuenta por la salud de los trabajadores
Los TLV, los Valores Límite Umbral, son las concentraciones de sustancias suspendidas en el aire. Estos son unos valores importantes a tener en cuenta sobre todo por aquellas personas que trabajan con los agentes desmoldeantes con los que se arrugan los moldes.
Los TLV marcan las condiciones bajo las que se cree que casi todos los trabajadores pueden ser expuestos repetidamente día a día sin mostrar efectos adversos para la salud.
La TWA, la Concentración Media Ponderada, es la concentración de sustancias a la que los trabajadores pueden ser expuestos repetidamente sin efectos adversos para la salud, y se calcula por un día laboral de 8 horas y una semana de 40 horas. Estos datos son útiles para definir el tamaño y potencia de la capacidad de extracción de la planta para asegurar que el TLV para cada disolvente no sea violado.
El DNEL, el Nivel Sin Efecto Derivado, 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 de cualquier producto químico utilizado en cantidades de 10 toneladas por año o más, e incorporarlo a sus “Evaluaciones de Seguridad Químicas”.
Los DNEL miden el potencial de la sustancia para causar efectos adversos para la salud. Este potencial variará dependiendo del patrón de exposición a la sustancia, y para calcularlo se tiene en cuenta:
- La población probable de ser expuesta al producto químico, es decir, trabajadores, consumidores o seres humanos expuestos a través del medio ambiente.
- La frecuencia y duración de la exposición.
- La vía de exposición, que puede ser dérmica, por inhalación u oral.
Por poner un ejemplo práctico, un hidrocarburo desaromatizado C9-C10, que es un disolvente alifático estándar utilizado de forma común 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.
