1 Red Colaborativa de Vicerrectorados de Investigación de Universidades Nacionales de Lima

2 Ing. Luz Castañeda Pérez, MSc. [email protected]I ENCUENTRO DE EXPERIENCIAS EXITOSAS EN INVESTIGACIÓN Desarrollo de nuevos adhesivos ecológicos para la Industria del calzado y afines. Ing. Luz Castañeda Pérez, MSc.

3 1 Introducción El 95% de los diversos tipos de pegamentos oontienen COVs, tienen muchas horas/días de evaporación al medioambiente. El tolueno, por ejemplo, es reconocido causante de cuadros de asma bronquial problemas respiratorios, alergias, cefaleas, falta de apetitos y problemas más severos que afectan el hígado y sistema nervioso. Los solventes requieren amplios espacios para almacenamiento, generan riesgos de incendios. El fàcil acceso a estos pegamentos hace que nuestros niños y jòvenes lo usen como alucinògenos. En tal sentido, el problema central es “La exposición de los adhesivos en base solvente durante el proceso de fabricación de calzado, la toxicidad durante su manufactura y uso”. 2 4 3

4 Ing. Luz Castañeda Pérez, MSc.SÍNTESIS DE UN ADHESIVO ACUOSO DE POLIURETANO Proyecto N° 062-Fincyt-FIDECOM-PIPEI-2012 Ing. Luz Castañeda Pérez, MSc.

5 Presentación comercial

6 Proyecto: PIPEI-5-P Desarrollo de un adhesivo sólido termofusible “Hot Melt” ausente de disolventes y que disminuya la toxicidad durante su manipulación y uso en el proceso de fabricación de calzado

7 Objetivo General Desarrollar un adhesivo sólido termofusible sin disolventes que permita disminuir la toxicidad durante la manipulación y uso en el proceso de fabricación de calzado.

8 Para lograr este objetivo se unieron:

9 Revisión Bibliográfica y de PatentesMÉTODO Revisión Bibliográfica y de Patentes

10 En 1986, American Can Company, y los Inventores: David LEn 1986, American Can Company, y los Inventores: David L. Newsome de Neenah; Arnold R. Rein, Menasha de Wis, desarrollaron la Patente de Invención: “Película Polimérica Orientada” que trata sobre las películas de plástico molecularmente orientadas tienen cinco capas molecularmente orientadas. Una primera capa proporciona una barrera para la transmisión gaseosa a través de la película y tiene una composición de 0% a 50% de nylon ó copolímero de nylon, y por el contrario 50% a 100% de alcohol de etileno vinil. Segunda y Terceras capas de adhesivos que son adheridas a las superficies de la primera capa, y tienen composiciones que comprenden a los polímeros oleofínicos, ó copolímeros, ó mezclas, las composiciones tienen modificaciones de carboxil. Cuartas y Quintas capas son adheridas a la segunda y terceras capas en las respectivas superficies opuestas a la primera capa. Las cuartas y quintas capas comprenden 40% a 100% de etileno vinil acetato y 0% a 60% lineal de polietileno de baja densidad. También se describe los procesos para fabricar las cinco películas de capas orientadas.

11 En 1991, la Compañía E.I. Du Pont de Nemours and Company, Wilmington; y los Inventores: Richard T. CHou; Gedeon I. Deak de Wilmington desarrollaron la Patente de Invención: US 4, 990,562 “MEZCLAS DE COPOLÍMEROS DE ETILENO VINIL ALCOHOL Y POLIAMIDA AMORFA Y MOLDES MULTICAPA” que trata sobre las mezclas de una mayor porción de copolímero de etileno vinil alcohol (EVOH) y una menor Porción de una poliamida amorfa y preferentemente también un nylon semicristalino. Estas mezclas pueden ser formadas en películas ó estructuras multicapa, que puede ser termoformadas en moldes u otros artículos. La presencia de la menor porción de la poliamida amorfa permite la termo formación del EVOH a bajas temperaturas sin la formación de defectos.

12 CAPACITACION EXTERNA

13 Realizado en:

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15 Formulaciones de Adhesivos termofusibles:

16 Estructura química EVAHot Melt de EVA Estructura química EVA

17 Región amorfa Región cristalina Región amorfa

18 HM EVA 1 La prueba se realizó con la siguiente formulación:El resultado es un producto rígido de color crema, de superficie lisa, presenta buena apariencia, lo cual indica que el mezclado fue homogéneo. Fig. 1 Hot Melt de EVA con alta homogeneidad y buena apariencia.

19 HM EVA 2 Fig.2 Producto de adhesivo HM obtenido a partir de copolimero EVA El producto se obtiene en base a la siguiente formulación: La prueba realizada dio un producto compacto, posiblemente debido a que la cantidad de cera respecto a la del polímero era mayor pero la apariencia es aceptable la flexibilidad mejora con esta formulación Fig.3 Producto obtenido en este protocolo.

20 HM EVA 3 En este protocolo se utiliza la proporción 1:1 de copolimero y resina, como se observa en el cuadro: La prueba realizada confirma que esta es una buena formulación si se requiere un producto con mayor flexibilidad. Fig.5 Presentación final de adhesivos HOT MELT en base ELVAX 210w y ELVAX 250. Fig.4 Hot Melt de EVA con buena flexibilidad

21 Ideal para utilizarse en embalajes y encuadernación. ECOEVA Adhesivo Hot Melt sensible a la presión (HMPSA) de secado rápido y bajo punto de fusión entre 70 a 80°C y temperatura de aplicación entre 100 a 110°C. Ideal para utilizarse en embalajes y encuadernación. En calzado, se puede utilizar para el doblado de tiras de microporoso (EVA), con el cual tiene alta afinidad química, permitiendo uniones adhesivas de alta flexibilidad y buena adhesión.

22 Formulaciones de Hot Melt de SIS

23 Estructura del SIS

24 SIS HAC 1 Esta es la mejor prueba realizada en base al polímero SIS, la formulación es la siguiente: El producto es de color amarillo transparente muy claro, flexible y con buena fuerza tacktificante, su apariencia es similar a los HOT MELT comerciales que se producen en otros países. Fig.6 Producto HOT MELT en base SIS, usando resina colofonia

25 SIS HAC 2 Esta prueba de SIS y colofonia está preparada en proporción 2:1 Fig.7 Producto final en base SIS formula 37 Para este ensayo se usó SIS S-1522 y colofonia, durante su preparación se uso 100 gramos de polímero SIS y 50 de resina, después de fundir el SIS al observar que no fundía del todo se agregó la resina, posteriormente se siguió moviendo un poco de manera manual, luego al pasar el tiempo la resina parecía haber cambiado de color, pero aun asi le sometimos a agitación con un reactor agitador electrónico y el resultado fue un producto un poco oscuro de buen tack y homogéneo

26 SIS HAC 3 Este ensayo comprende en la siguiente formulación usando cumarona en vez de colofonia. Se usó la resina cumarona y copolimero SIS el cual se fundió obteniendo un producto favorable, de un tack bueno, la mezcla fue homogénea pero de color opaco. Fig. 8 Producto de adhesivo HM obtenido a partir de copolimero SIS.

27 HACSIS Adhesivo Hot Melt sensible a la presión (HMPSA) de tack permanente y alto punto de fusión entre 180 a 190°C y temperatura de aplicación entre 210 a 220°C. Presenta alta fuerza adhesiva manteniendo el tack inicial. Se aplican capas muy delgadas en materiales poliméricos para la fabricación de autoadhesivos, seguros de pañales y cintas de embalaje. Entre otras aplicaciones, se ha encontrado que permite la unión de láminas metálicas para fijación, pega cantonelas de PVC antideslizantes sobre mayólicas o cemento pulido. En calzado se puede utilizar para unir los cortes de cuero sintético y natural, textiles, entre otros, previos a la costura (aparado).

28 Formulaciones de Hot Melt de Poliamidas

29 Estructura química del Nylon 12

30 HM de POLIAMIDA Esta formulación es una mezcla de resinas para observar como funciona el poder tacktificante, se usó la siguiente formula: Fig.10 Producto de adhesivo Hot Melt obtenido a partir de dos resinas de poliamida.

31 POLIAMIDA HACSA Adhesivo Hot Melt sensible a la presión (HMPSA) de secado casi instantáneo de alta flexibilidad y fuerza adhesiva, con buena resistencia a algunos solventes orgánicos (cetonas, aromáticos y alifáticos) y condiciones ambientales agresivas. Ideal para la industria del calzado en la conformación del corte (armado) en la cual una máquina inyecta el adhesivo fundido entre el cuero sintético o natural y el material de la entresuela (falsa) para luego aplicar presión y realiza la unión adhesiva. Su punto de fusión se encuentra entre 120 a 130°C, mientras que la temperatura de aplicación oscila entre 150 a 160°C. El adhesivo Hot Melt Poliamida HACSA presenta un alto rendimiento aproximadamente entre 4 a 6 g por corte.

32 Formulaciones de Hot Melt deEVAMIDA

33 ¿Cuál será la estructura química de EVAMIDA?

34 HM de EVAMIDA Esta formulación es una mezcla de resinas de poliamidas y EVA. Se obtuvo un posible copolìmero de POLIAMIDA Y EVA, con una excelente apariencia se usó la siguiente formula: Fig.11 Producto de adhesivo Hot Melt obtenido a partir de dos resinas de EVAMIDA.

35 EVAMIDA en barra y en perlas

36 EVAMIDA Adhesivo Hot Melt sensible a la presión (HMPSA) con las mismas propiedades de la Poliamida HACSA, con las características adicionales de que presenta una mojabilidad superior en los materiales, lo que nos permite mejorar la adherencia. La temperatura de fusión se encuentra entre 170 a 180°C mientras que la de aplicación entre 190 a 200°C. Otra ventaja adicional es la detener un costo menor al de la Poliamida HACSA.

37 Determinación de Propiedades Físico-Químicas

38 Se han considerado las siguientes normas:Norma UNE- EN 1719: 2000 Adhesivos para papel y cartón, envases y productos sanitarios desechables. Medida de la pegajosidad de los productos adhesivos sensibles a la presión. Determinación de la pegajosidad de un bucle. Norma UNE- EN 12703: 2012 Adhesivos para papel y cartón, embalajes y productos higiénicos desechables. Determinación de la flexibilidad a baja temperatura o de la temperatura de fisura en frío.

39 Norma UNE-EN 12964:2001 Norma UNE-EN 1238:2011Adhesivos para cuero y materiales para calzado. Adhesivos para montado. Ensayo de resistencia al calor de las uniones a temperatura creciente. Norma UNE-EN 1238:2011 Adhesivos. Determinación de la temperatura de reblandecimiento de adhesivos termoplásticos (anillo y bola).

40 Controles de calidad HOT MELTS INFORME Nº: C INESCOP

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45 de los adhesivos HM preparadosESTUDIO REOLÓGICO de los adhesivos HM preparados Comprenden la caracterización mediante IR y el estudio reológica de los adhesivos termofusibles que se lograron obtener, para dichas pruebas realizadas se utilizaron en diferentes formulaciones.

46 Producción a escala Empezado la hemos Ahora

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49 en diversos materialesde pegado Aplicación

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51 Aportes académicos del ProyectoNuestra solicitud de patente va por buen camino Solicitud de Patente

52 Tesis de pregrado y postgrado.La Universidad ha recibido donación de equipos y materiales como parte de este proyecto. El trabajo ha sido aceptado como parte de la XVI Congreso de Adhesión y Adhesivos en Alicante-España Se ha hecho publicaciones de nuestros resultados en Revistas Empresariales.

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54 Especialmente a mi Familia y a cada uno de Uds.Muchas gracias... HACSA, VRIN-UNFV. Especialmente a mi Familia y a cada uno de Uds.