Prodotti per incollaggio reticolanti con radiazioni

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La promozione di tecniche per lo sviluppo sostenibile in Emilia-Romagna
a cura di
Schede descrittive delle opzioni di miglioramento
Prodotti per incollaggio reticolanti con radiazioni
Descrizione
Nel processo di fabbricazione di calzature, ed in particolare per quanto riguarda la produzione
delle scarpe da ginnastica, per ridurre le emissioni in atmosfera di composti organici volatili
(COV) derivanti dalle operazioni di incollaggio possono essere impiegati adesivi e primer
polimerizzanti mediante radiazioni ultraviolette (UV) o fasci di elettroni (EB).
Questa tipologia di prodotti è formulata da composti (monomeri, oligomeri e fotoiniziatori) che
reagiscono tra loro, polimerizzando, quando vengono sottoposti ad un’idonea sorgente di
radiazioni (raggi ultravioletti o fasci di elettroni) e si trasformano quindi completamente nel
prodotto solido. Poiché prima di essere sottoposti al trattamento con radiazioni gli adesivi di
questa categoria sono costituiti da molecole a basso peso molecolare, la loro viscosità è
sufficientemente bassa da non richiedere, se non in casi particolari, l’aggiunta di sostanze
diluenti (che possono essere sia solventi organici che acqua). Possono essere usati su superfici
sensibili al calore in quanto vengono applicati e polimerizzati a freddo, non sono sensibili alle
temperature o all’umidità e possiedono un’eccellente resistenza chimica.
La tecnologia di polimerizzazione con raggi UV non può essere utilizzata su oggetti che hanno
forme complesse che impediscono alla radiazione di raggiungere il prodotto adesivo; i sistemi
con fasci di elettroni (EB) hanno invece un potere di penetrazione molto elevato e non
risentono di queste limitazioni.
I primer ad attivazione UV sono utilizzati per il trattamento di suole ed intersuole a base di
EVA reticolato espanso e costituiscono un’alternativa alle operazioni di cardatura (la cui
effettuazione risulta particolarmente difficile su componenti di forma elaborata).
Gli adesivi trattati con raggi UV necessitano di particolari sostanze (denominate fotoiniziatori)
per avviare la reazione di polimerizzazione, mentre nel caso di trattamenti con fasci di elettroni
l’iniziazione della reazione coinvolge solamente le molecole dei monomeri e degli oligomeri che
compongono il prodotto adesivo.
Sistemi di applicazione - Per l’applicazione dei collanti e primer trattabili all’UV o con fascio di
elettroni si possono impiegare le stesse attrezzature usate con i tradizionali prodotti a solvente
(sistemi a spruzzo, pennelli, ecc.). Dato che gli adesivi UV-EB possiedono valori di viscosità più
elevati delle colle a solvente, in alcuni casi è necessario diluirli con piccole quantità di solventi
o di acqua e, qualora siano applicati con sistemi a spruzzo, la pressione con cui vengono
erogati può essere superiore rispetto a quella normalmente impostata nelle applicazioni a
solvente. Nello specifico, le tecniche di applicazione per l’impiego dei primer ad attivazione UV
prevedono una loro distribuzione sul componente mediante sistemi a spruzzo o pennello, una
breve essiccazione e quindi un’esposizione ad irraggiamento in forno UV. La dose di energia da
irraggiare sul componente mediante la radiazione UV è dipendente dal tipo di materiale su cui
il primer è stato applicato. Dopo breve raffreddamento i componenti possono infine essere
sottoposti alla successiva fase di incollaggio con adesivo poliuretanico bicomponente.
Sorgenti di radiazione per la reticolazione - Un sistema di polimerizzazione con raggi UV è
composto da una fonte di luce con lunghezza d’onda tra i 200 e i 400 nm (generalmente una
lampada di quarzo), riflettori per indirizzare la luce diffusa, un sistema di raffreddamento per
rimuovere il calore che si genera dalla sorgente di luce e una schermatura per impedire che i
raggi UV colpiscano l’operatore. Quando si ricorre invece ai fasci di elettroni l’attrezzatura
richiesta consiste in un pannello di controllo, un trasformatore per il voltaggio, un acceleratore
di elettroni ed un idoneo sistema di schermatura per la protezione degli addetti.
Fase di pulizia delle attrezzature - Per quanto riguarda la pulizia dell’attrezzatura usata per
l’applicazione degli adesivi UV/EB, evitando che le radiazioni colpiscano l’attrezzatura stessa si
impedisce che il prodotto indurisca con il beneficio di poter ritardare il lavaggio e di agevolare
la rimozione dei residui.
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Vantaggi ambientali
Tutti i componenti presenti nella miscela di formulazione degli adesivi UV/EB sono destinati a
solidificarsi nella fase di polimerizzazione, riducendo praticamente a zero il rilascio di composti
organici volatili (a meno che non si ricorra all’utilizzo di un solvente organico con funzione di
diluente del prodotto)1.
Gli adesivi UV/EB sono difficilmente degradabili poiché rimangono integri fino a quando non
sono sottoposti alla radiazione; questa caratteristica consente di limitare la produzione di rifiuti
composti da adesivi esausti. L’utilizzo delle lampade UV o del sistema a flusso di elettroni
determina un certo consumo di energia elettrica, compensato però dal risparmio energetico
che si realizza grazie al fatto di non dover procedere a trattamenti di riscaldamento dei pezzi
lavorati (in confronto ai sistemi di asciugatura impiegati con i tradizionali prodotti, i dispositivi
UV / EB permettono un risparmio energetico del 75-90%) o a captazione ed espulsione /
abbattimento delle emissioni atmosferiche.
Dal punto di vista della sicurezza dei luoghi di lavoro in cui si fa uso di questi prodotti, si deve
sottolineare che i componenti costituitivi (monomeri, oligomeri e fotoiniziatori) hanno una
certa tossicità per l’uomo, sebbene le sostanze attualmente impiegate consentano livelli di
esposizione molto più elevati di quelli caratterizzanti i prodotti adesivi utilizzati in passato che
possedevano caratteristiche di tossicità più elevata. Una volta polimerizzati (si noti che i
trattamenti con UV e con fasci di elettroni permettono di completare le reazioni di
polimerizzazione e reticolazione in pochi secondi) i prodotti perdono qualsiasi tossicità. Gli
adesivi trattati con raggi UV o fasci di elettroni, infine, non danno luogo a rischi di incendio e/o
esplosioni. Gli operatori devono essere protetti, mediante apposite schermature, dalle
radiazioni usate per la cura degli adesivi.
Campo di applicazione
Settore calzaturiero, in particolare per la produzione di scarpe da ginnastica e scarpe sportive
con suole in gomma.
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Si possono avere parziali evaporazioni dei componenti del prodotto: complessivamente la quantità di
COV che può essere rilasciata è inferiore all’1% del peso del prodotto applicato.
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