PROYECTO: «Estudio en impermeabilización de cueros y otras fibras textiles»
Como desarrollo del proyecto «Estudio de impermeabilización sobre cuero y otras fibras textiles» trabajado en conjunto entre Industrias W.Wilches y la Universidad de los Andes, bajo la dirección del profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Johann F. Osma de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes, cuyo proceso se llevó a cabo en el campus de la Universidad, se analizó la forma en que el material suministrado por Industrias W.Wilches, consistente en nanopartículas de dióxido de silicio había logrado aumentar la impermeabilidad del textil sobre el que se aplica.
Para establecer el grado de impermeabilidad en las piezas textiles se decidió estudiar el ángulo de contacto entre una gota de agua y la pieza que representa la medida del grado de atracción de las moléculas de las superficies que contactan estas dos fases. Tal y como explican Pedro E. Martínez A lfaro, Pedro Martínez Santos y Silvino Castaño en su libro Fundamentos de Hidrogeología «Si sobre una superficie sólida se coloca una gota de un líquido si el ángulo de contacto es menor de 90º las moléculas del líquido tienden a adherirse a la superficie del sólido y a dicho líquido humectante, por el contrario, si el ángulo de contacto es mayor de 90º, las moléculas del sólido y del líquido tienden a repelerse entre sí y a dicho líquido no humectante». Para este desarrollo, un equipo facilita las mediciones necesarias en el proyecto.
El proyecto comenzó con la creación de una plantilla de registro de actividades y datos para la presentación de resultados, y comenzó a tratar con un estudio de SiO2 como material particulado eficaz anti-adsorción en muestras de cuero y otros textiles, para lo cual se presenta un registro fotográfico de la absorción en muestras de cuero y otros textiles, para lo cual se presentó un registro fotográfico a la absorción de agua a través del tiempo para todos los tipos de tejido suministrado por la empresa y previamente registrado en el inventario, bajo tres casos diferentes: telas con partículas de dióxido de silicio aplicadas con atomizador común, telas con partículas de dióxido de silicio aplicadas con equipo de polimerización por campo eléctrico previamente desarrollado en la Universidad, y telas simples (sin tratamiento). A partir de este punto se dio un enfoque más tradicional a la aplicación del material para que el método desarrollado pudiera ser introducido en la industria establecida y el trabajo se centró sólo en el cuero.
Posteriormente se pasó a analizar la forma más adecuada de adherir las nanopartículas para optimizar el cuero y la impermeabilización. Haciendo uso de software especializado en el diseño de experimentos para encontrar las configuraciones ideales del proceso sugiriendo estratégicamente las combinaciones de factores que son importantes en la determinación de las formulaciones óptimas, se hicieron varias pruebas con la exposición a diferentes concentraciones de material aplicado, diferentes grados y la temperatura y el uso de varios polímeros, también por los cambios constantes en el orden de aplicación.
El estudio de las posibles técnicas de impermeabilización de la piel dio lugar a la formación de la metodología más adecuada para el proyecto, que es una limpieza inicial con Cleaner y luego aplicar capas delgadas de alginato en una solución de peso-volumen 0, 5%, partículas de dióxido de silicio, y Chitosan en una solución de peso-volumen de 0,025%, por lo que podría presentar una mayor adhesión entre ellos para añadir resistencia y repetir el procedimiento de mejora de la impermeabilización. La aplicación de este método es la siguiente: una pequeña capa de alginato, seguida de una capa de partículas de dióxido de silicio y una capa de alginato, seguida de una capa de partículas de dióxido de silicio y una capa de quitosano, luego se vuelve a aplicar otra pequeña capa de cada material en el mismo orden formando un doble «sandwich».
En la figura 2 podemos apreciar el efecto de la aplicación de los nanocompuestos con los resultados reales. Claramente el sustrato sobre el que se aplicó el método de impermeabilización tiene una baja capilaridad y un ángulo de contacto con el agua mayor cuantitativamente, en el caso sin tratamiento a determinadas piezas de cuero se obtuvieron ángulos de contacto en torno a los 35º -40º, mientras que aplicando los Nanocompuestos el ángulo de contacto se presentó entre 124º – 136º.
Simultáneamente, empezó a enfocar la impermeabilización de los zapatos basándose en las técnicas desarrolladas sobre las piezas de cuero, debido a las grandes diferencias que hay entre el cuero no tratado y el que ha sido tratado en la fábrica y tiene una forma determinada. Para establecer la vitalidad de las técnicas con procesos de fabricación reales, se realizaron unas primeras pruebas sobre zapatos utilizando las instalaciones de la empresa y uno de sus hornos. Se aplicó a 4 pares de zapatos con variaciones en el método de aplicación (spray y sumergido) y en la incorporación (o no) del alginato, incluyendo así el cuero pre-limpiado para una mejor adhesión de los materiales. Habiendo determinado la metodología descrita como la técnica óptima, se impermeabilizaron 10 pares más y se entregaron 6 pares a unos sujetos de prueba (tres hombres y tres mujeres) que se comprometieron a realizar una limpieza constante del calzado y a completar un documento con información diaria sobre el mismo, mediante el cual se evaluó la resistencia del tratamiento a lo largo del uso continuado, el lavado y la exposición a diversas condiciones ambientales.
Con los otros cuatro pares se hicieron pruebas de laboratorio con ciclos de lavado que simularon aplicando agua en forma de hilo (no sumergida) como representación de una corriente que remueve el material, también se hicieron experimentos de resistencia del material a la limpieza de las piezas de cuero de tela y material de resistencia antes de los ciclos de pulido.
Después de comprobar la eficacia del método para la impermeabilización y la resistencia adecuada (se simularon 35 ciclos de lavado y lustrado del calzado sin que se notaran más cambios en la impermeabilización), se procedió a determinar la forma en que se debe realizar el acabado del calzado en fábrica y las sugerencias que se deben hacer a los compradores para el mantenimiento del calzado, al laboratorio de pruebas y a los sujetos de prueba. Como resultado de esta fase del proyecto se completó para preservar el efecto del tratamiento de la mejor opción era hacer el pulido de los zapatos «Reebok esponja de cuero aceitado».
Más concretamente, todo el tratamiento desarrollado se basa en los siguientes pasos:
* Para lograr los resultados esperados al final de cada paso introducir 1-2 minutos por un horno a 50 ° C con el fin de acelerar el secado, o se puede esperar a secar al aire.
Sumergir un trozo de tela y limpiador con él toda la superficie del cuero del zapato frotando fuertemente.
Con un atomizador común aplicar un poco de solución de peso Alginate en un volumen de 0,5% y la mano (con guantes quirúrgicos) distribuido uniformemente suave sobre toda la superficie del cuero del zapato. Es importante que esta capa sea delgada porque si es demasiado gruesa se formará una capa gelatinosa que se separará fácilmente del zapato.
Con un atomizador común aplicar las partículas de dióxido de silicio y con la mano (usando guantes quirúrgicos) distribuir suave y uniformemente sobre toda la superficie del zapato, asegurándose de que todas las partes han tenido contacto con el material.
Con un atomizador común aplicar un poco de Chitosan en una solución de peso-volumen de 0,025% y con la mano (usando guantes quirúrgicos) distribuir suave y uniformemente sobre toda la superficie del zapato de cuero, dejando una pequeña capa de material de sellado del proceso.
Repetir de nuevo los pasos 2,3 y 4.
Pulir frotando los zapatos suavemente «reebok Oiled Leather Sponge» sobre la superficie tratada.
Cabe destacar que el tratamiento funciona de forma similar por inmersión de los zapatos en cada uno de los materiales, pero esto supone una gran pérdida de materiales ya que se contaminan muy fácilmente, por lo que en términos de economía la aplicación en spray es más recomendable.
Es importante no mezclar los materiales mientras están en estado líquido, por lo que se debe adaptar el uso de guantes diferentes para la distribución de cada material. Hágalo con suavidad y espere a que cada capa se seque antes de aplicar la siguiente.
En el transcurso del proyecto se entregaron los informes técnicos solicitados por la empresa, y se siguió el mismo procedimiento desarrollado para el cuero, para la impermeabilización del tejido suministrado por la empresa para fines particulares.
Con este informe, en el que se resume lo realizado y la metodología expuesta para la adhesión adecuada del material Nano-particulado sobre el calzado y cómo se mejora el acabado del mismo sin que afecte negativamente al efecto de sellado, permitiendo así la fabricación de calzado de piel con capacidad para evitar la absorción de fluidos desde el exterior, se da por finalizado el proyecto.
Este informe se entrega a Industrias Wilches como parte de las disposiciones del contrato del proyecto «Estudio en impermeabilización de cuero y otras fibras textiles» y se rige bajo las disposiciones de confidencialidad del mismo.