ALTERNATIVAS A LOS ADHESIVOS EN BASE DISOLVENTE ORGÁNICO EN LA INDUSTRIA DEL CALZADO

Transcripción

1 ALTERNATIVAS A LOS ADHESIVOS EN BASE DISOLVENTE ORGÁNICO EN LA INDUSTRIA DEL CALZADO Francisca ARÁ N AÍS, Elena ORGILÉS CALPENA, Ana M. TORRÓ PALAU, A. César ORGILÉS BARCELÓ. INESCOP. Instituto Tecnológico del Calzado y Conexas. Polígono Industrial Campo Alto, s/n. Apdo. correos Elda, Alicante. adhesivos@inescop.es. Resumen. Los adhesivos más utilizados en la industria del calzado son los adhesivos de poliuretano y policloropreno en base disolvente orgánico. Sin embargo, el uso de estos adhesivos conlleva una serie de riesgos, entre los que destacan las repercusiones medioambientales y los efectos perniciosos para la salud de los trabajadores, como consecuencia de la peligrosidad de los disolventes orgánicos utilizados en su formulación. Un caso muy especial y de gran importancia en el sector calzado es el de los adhesivos que contienen n-hexano, disolvente responsable de la denominada polineuropatía desmielinizante, enfermedad que ha causado una importante alarma social. Por estas razones, la tendencia actual de la industria del calzado se dirige hacia la eliminación o sustitución de los adhesivos en base disolvente orgánico en un futuro próximo. En este sentido, los adhesivos en base acuosa y los adhesivos sólidos constituyen las alternativas más viables para la sustitución o eliminación de los adhesivos en base disolvente orgánico en este sector. I. PROBLEMÁTICA ACTUAL DE LOS ADHESIVOS EN BASE DISOLVENTE ORGÁNICO El uso de adhesivos en base disolvente orgánico en la industria del calzado, a pesar de los beneficios que aporta, conlleva una serie de riesgos, entre los que se pueden destacar sus repercusiones medioambientales y los efectos perniciosos para la salud humana. Los inconvenientes más importantes que presentan estos adhesivos derivan de la inflamabilidad y nocividad de los disolventes orgánicos, fundamentalmente el n-hexano, causante de una polineuropatía desmielinizante, la cual ha llegado a la opinión pública creando una fuerte alarma social. Dicha polineuropatía ha sido considerada enfermedad profesional y se caracteriza por una pérdida de fuerza progresiva en las extremidades. Entre los factores que favorecen la aparición de esta enfermedad destaca la ausencia de medidas de protección en el lugar de trabajo, ni individual (mascarillas, guantes, etc.), ni colectiva (cabinas de extracción), alta temperatura en el local de trabajo, mala ventilación y posiblemente exceso de fuentes de emisión de disolventes orgánicos nocivos. Ante la alarma social generada, el 26 de septiembre de 1998 el Congreso de los Diputados aprobó una Proposición no de Ley por la que se instaba al conjunto de las Administraciones a promover la utilización de colas que presenten riesgos menores para la salud de los trabajadores del sector calzado.

2 El uso de adhesivos con disolventes orgánicos no sólo origina problemas para la salud humana sino que también repercute en el medio ambiente. Los compuestos orgánicos volátiles (COVs) presentes en la atmósfera intervienen en el proceso de formación de niebla contaminante (smog), procediendo algunos de ellos de la emisión de disolventes orgánicos al medio ambiente en determinadas actividades industriales. Así, las regulaciones medioambientales comunitarias prevén la reducción en breve de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles debidas al uso de disolventes en determinadas actividades industriales y por ello se publicó la Directiva 1999/13/CE, que fue incorporada a nuestro ordenamiento jurídico interno mediante el Real Decreto 117/2003 de 31 de enero de Esta Directiva contempla la reducción de disolventes orgánicos a 25 g/par de zapatos y será de carácter obligatorio en el sector del calzado en el año Por otra parte, el 29 de octubre de 2003, la Comisión Europea publicó el primer borrador oficial de su propuesta para establecer un nuevo marco reglamentario de la Unión Europea para las sustancias y preparados químicos peligrosos, cuyo objetivo fundamental es el desarrollo sostenible [COM (2003) 644 final], en la que se indica, entre otros aspectos, que no sólo los productores y los importadores serán responsables de todos los aspectos relacionados con la seguridad de sus productos, sino que también involucra a los usuarios industriales y los formuladores. En este sentido, los productores de preparados (fabricantes de adhesivos) y los usuarios posteriores (fabricantes de calzado) tendrán la obligación de evaluar, para todos aquellos usos no contemplados por el agente anterior en la cadena de suministro, la seguridad de sus productos en la parte del ciclo de la vida en la que intervienen, incluidas la eliminación y la gestión de residuos. Por tanto, esta nueva política comunitaria afectará directamente a la industria del calzado y conexas. Esta propuesta deberá ser aprobada por el Parlamento Europeo y el Consejo de Ministros de Europa, y su adopción está prevista para el periodo Por último, la concesión de la Etiqueta Ecológica Europea para calzado limita la utilización de disolventes orgánicos en adhesivos y productos de acabado (más información en Aunque esta etiqueta es de carácter voluntario para los fabricantes de calzado, la obtención de la misma aumentaría la competitividad de este calzado en su exportación a países con una política medioambiental restrictiva. Por tanto, la tendencia actual de la industria del calzado en todo el mundo, y en particular en Europa, se dirige hacia la eliminación o sustitución de los adhesivos en base disolvente orgánico en un futuro próximo.

3 II. ALTERNATIVAS: ADHESIVOS LIBRES DE DISOLVENTES ORGÁNICOS En la actualidad, los adhesivos en base acuosa junto con los adhesivos 100% sólidos o termofusibles, son las principales alternativas a la tecnología de los adhesivos basados en disolventes orgánicos. II.1. Adhesivos sólidos o termofusibles. Los adhesivos sólidos o termofusibles son materiales termoplásticos, sólidos a temperatura ambiente. La aplicación de estos adhesivos se realiza previo calentamiento del polímero por encima de su punto de fusión hasta conseguir una viscosidad de trabajo adecuada. Una vez fundido el adhesivo es aplicado sobre la superficie de los sustratos a unir. A continuación, se procede al enfriamiento para conseguir su solidificación y la consolidación de la unión adhesiva. Los adhesivos sólidos o termofusibles se clasifican en función de la naturaleza del polímero base: a) Adhesivos constituidos por polímeros termoplásticos: poliésteres, poliamidas, cauchos termoplásticos, copolímeros de etileno (EVA), poliuretano, etc. b) Adhesivos constituidos por polímeros termoplásticos reactivos: poliuretanos Además del polímero base, los adhesivos sólidos pueden contener en su formulación aditivos tales como ceras, resinas, plastificantes, cargas, pigmentos y antioxidantes. La formulación del adhesivo dependerá de la aplicación a la que vaya destinado. Los adhesivos termofusibles presentan las siguientes ventajas e inconvenientes respecto los adhesivos en base disolvente y a su posible utilización en la fabricación de calzado: Ventajas: - 100% sólidos. - Ausencia de disolventes orgánicos. - Eliminación de túneles de secado. - Cinética de curado rápida - Resistencia a la humedad. - Fácil adhesión a sustratos difíciles (superficies no porosas). - Fácil automatización de los procesos. - Mayor vida de almacenamiento.

4 Inconvenientes: - Temperatura de aplicación elevada. Posible distorsión de superficies sensibles al calor y degradación del adhesivo. - Tiempo abierto corto. - Sensibilidad al calor y a los disolventes de las uniones. - Cristalización a bajas temperaturas. - Necesidad de utilización de equipos especiales para su aplicación. Aplicaciones: En la industria del calzado, los adhesivos sólidos pueden ser utilizados en topes y contrafuertes, en la operación de montado y en la unión corte-piso (Figura 1). a b c Figura 1. Adhesivos sólidos utilizados en la fabricación de calzado. a) Topes y contrafuertes; b) Montado, c) Unión corte-piso. II.2. Adhesivos en base acuosa. En los últimos años, ha aumentado de manera considerable el interés por el conocimiento científico y técnico de los adhesivos en base acuosa, ya que las posibilidades de éxito de estos adhesivos radican en su inocuidad y en que requieren procesos muy similares para la formación de la unión adhesiva, a los de sus análogos en base disolvente. Además del polímero base, los adhesivos en base acuosa suelen incorporar en su formulación diversos aditivos, como por ejemplo antiespumantes, espesantes, cargas, etc., con el fin de mejorar sus propiedades reológicas y adhesivas y obtener propiedades específicas. Los adhesivos en base acuosa presentan las siguientes ventajas e inconvenientes respecto a sus homólogos en base disolvente y su posible utilización en la fabricación de calzado.

5 Entre las ventajas que presentan estos adhesivos, destacan las siguientes: - Características similares a los adhesivos en base disolvente orgánico. - Mayor contenido en sólidos: mayor rendimiento. - Resultados aceptables para cualquier tipo de calzado. - Mejora de las condiciones de trabajo. Adhesivos respetuosos con la salud de los trabajadores y el medio ambiente: no inflamables, no peligrosos.la ausencia de disolventes orgánicos en su formulación evita riesgos de inflamabilidad en el almacenamiento, transporte y aplicación de estos adhesivos. - Fácil mecanización. Aplicación a máquina, brocha o rodillo. - No generan residuos tóxicos ni peligrosos. Se evita la gestión de residuos. - Bajo coste de extracción y/o retención de disolventes en las fábricas. - Permiten la concesión de la ecoetiqueta para calzado, favoreciendo así la competitividad de la empresa que los utiliza. Por otra parte, cabe mencionar los siguientes inconvenientes: - Mayor tiempo de secado a temperatura ambiente, aunque es mucho menor que lo previsible al tratarse de productos acuosos, ya que tienen mas contenido en sólidos. - Estabilidad limitada a bajas temperaturas. Los adhesivos deben almacenarse en condiciones controladas de humedad y temperatura, manteniendo el producto alejado de la luz solar y protegiéndolo de las bajas temperaturas. - Sensibilidad a algunos contaminantes. - Mayor precio, que se compensa con un mayor rendimiento del adhesivo. La naturaleza polimérica de los adhesivos en base acuosa es muy diversa. Sin embargo, los adhesivos en base acuosa que presentan propiedades adecuadas para su uso en la industria del calzado son los siguientes: 1. Látex natural o sintético. Se trata de una dispersión de caucho natural o sintético (fundamentalmente poliisopreno) en agua. Las características de estos adhesivos son las siguientes: - Tack o pegajosidad adecuada - Tiempo abierto relativamente alto (aprox. 24 horas). - Pegado inmediato % contenido en sólidos. - Posibilidad de aplicación a brocha o a máquina. - Pegado adecuado de pieles y materiales sintéticos. - No produce endurecimiento de los materiales. - Cosido adecuado de los materiales pegados.

6 Aplicaciones: Operaciones de preparación de cortes (aparado o guarnecido, dobladillado, colocación de forros, etc.) 2. Adhesivos de policloropreno en dispersión. Se trata de dispersiones obtenidas a partir del proceso de polimerización en emulsión. Estos adhesivos se caracterizan por: - Tiempo abierto (15 60 min).tack elevado, lo que permite el pegado en frío sin necesidad de reactivación.adhesivos monocomponentes/bicomponentes. - Alto contenido en sólidos (40-60%). Se debe aplicar menor cantidad de adhesivos (alto rendimiento y secado mas rápido). - Velocidad de cristalización lenta. Baja fuerza inicial para la unión corte-piso. Aplicaciones: Operaciones de preparación de cortes, colocación de plantillas, fabricación de plantas, forrado de tacones, montado, unión corte-piso, etc. 3. Adhesivos de poliuretano en dispersión. Se trata de dispersiones de poliuretano modificado con grupos hidrofílicos de diferente naturaleza química: catiónica, aniónica o no iónica. Estos adhesivos se caracterizan por: - Similares características a los adhesivos de poliuretano en base disolvente. - Reactivación por calor (60-80ºC).Versatilidad. - Adhesivos monocomponentes/bicomponentes. - Alto contenido en sólidos (40-60%). La cantidad de adhesivo aplicada determina el rendimiento y el tiempo de secado del adhesivo. - Resultados satisfactorios para cualquier tipo de calzado (especificaciones). Aplicaciones: Unión corte-piso, fundamentalmente. II.3. Utilización de adhesivos en base acuosa en la industria del calzado. Debido a la problemática medioambiental y de salud laboral en la industria del calzado descrita en apartados anteriores, INESCOP aconseja a los fabricantes de calzado la utilización de adhesivos libres de disolventes orgánicos. En este sentido, los adhesivos en base acuosa constituyen una de las alternativas más viables para dicha sustitución pues el proceso de pegado es similar al de los adhesivos en base disolvente. No obstante, en el proceso de pegado con adhesivos acuosos es necesario optimizar algunos parámetros para obtener así los mejores resultados. Concretamente, hay que prestar especial atención a los siguientes aspectos:

7 - Sistema de aplicación. Además de la aplicación convencional mediante brocha o rodillo, se recomienda su aplicación mediante pistola. Este sistema permite la dosificación adecuada del adhesivo y la aplicación uniforme sobre la superficie del material. a b Figura 2. Sistemas de aplicación: a) Aplicación a brocha; b) Aplicación a pistola de un adhesivo acuoso de poliuretano. - Cantidad de adhesivo. Los adhesivos en base acuosa tienen un mayor contenido en sólidos, por lo que es necesario aplicar una menor cantidad de adhesivo. Al utilizar una menor cantidad de adhesivo se consigue un secado más rápido y una mayor rentabilidad del producto. - Condiciones de secado. El tiempo de secado es mayor por lo que se recomienda la utilización de túneles de secado (Figura 3a), ajustando así los tiempos de producción y asegurando un secado adecuado del adhesivo. - Túnel de frío. El frío después del prensado favorece la cristalización o reticulación del adhesivo, siendo recomendable sobre todo en verano (Figura 3b).

8 a b Figura 3. a) Sistema de secado forzado; b) túnel de frío utilizados en la industria del calzado. Actualmente, INESCOP desarrolla un proyecto enmarcado en el Programa de Investigación, Desarrollo e Innovación de IMPIVA, a través del cual se están realizado demostraciones en fábricas de calzado, ofreciendo asesoramiento a los trabajadores durante la realización de las pruebas. Durante la realización de dichas demostraciones, se ha fabricado calzado de todo tipo: señora, caballero, niño, tiempo libre, etc, utilizando los materiales más representativos de la industria del calzado: pieles, cauchos vulcanizados, cauchos termoplásticos, PVC, PUR, etc. En todos los casos, se han obtenido resultados satisfactorios, cumpliendo las uniones con los requisitos de calidad exigidos para cada tipo de calzado.

9 III. CONCLUSIONES Los adhesivos sólidos y los adhesivos en base acuosa proporcionan una tecnología libre de disolventes orgánicos permitiendo la completa eliminación de las operaciones de pegado convencionales en base disolvente en la industria del calzado y aportando los siguientes beneficios: - Mejora de las condiciones laborales - Disminución de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COVs) a la atmósfera. - Cumplimiento de las legislaciones nacionales y europeas en materia de seguridad laboral y medioambiente. Agradecimientos Al IMPIVA por la concesión del proyecto titulado "Mejora de la salud laboral en el proceso de pegado" (IMIDIH/2004/10) BIBLIOGRAFÍA 1. M. García Gómez, J.A. Lama Manzano, L. Ortieda Pellejero. Brotes de polineuropatía desmielinizante de origen tóxico por n-hexano. Boletín Epidemiológico Semanal, 6, 8, 77 (1998). 2. M.J. Prieto, D. Marhuenda, A. Cardona. La 2,5-hexanodiona como indicador biológico de la exposición laboral a n-hexano en la industria del calzado. II Jornadas sobre Adhesivos. Alicante (2001). p J.C. Fernández García, M. Cobo Ulloa, A. Torró Palau, A.C. Orgilés Barceló. Adhesivos en base acuosa, una alternativa para el calzado. Lederpiel, 72 (Enero-Febrero 1998). 4. B.K. Kim, J.C. Lee. Waterborne polyurethanes and their properties. J. Polymer Sci. A. Polym. Chemistry, 34, (1996). 5. T.E. Rolando. Solvent-free Adhesives. Rapra Review Reports, 9, 5 (1998). 6. M. Szycher (Ed). Szycher Handbook of Polyurethanes. CRC Press. Boca Ratón, Florida (1999). 7. M.A. Pérez Limiñana. Síntesis y caracterización de dispersiones acuosas de poliuretano como alternativa a los adhesivos en base disolvente orgánico usados en calzado. Tesis doctoral. INESCOP-Universidad de Alicante (2004).