Neolectum - Industria del calzado y afines - Desarrollos tecnológicos - Componentes y accesorios - Elda, Elche

Tecnología en la industria del calzado

Hacia el zapato inteligente gracias a las técnicas de microencapsulación

Perfumes, activos cosméticos o agentes bacterianos son, entre otros, los posibles contenidos de las microcápsulas que INESCOP está desarrollando para aplicar al calzado • El contacto continuo del zapato con el pie lo convierte en un soporte potencial para la aplicación de productos para el cuidado del mismo 

La microencapsulación podría definirse como el proceso de recubrimiento de sustancias activas con materiales de distinta naturaleza, generalmente poliméricos, para dar lugar a partículas de tamaño micrométrico. El producto resultante de este proceso tecnológico recibe el nombre de “microcápsulas”. Su tamaño es siempre inferior a 1mm, midiéndose en micras o en nanometros, situándonos en torno al tamaño de una célula, que es hasta 100 veces más pequeña que el del grosor de un pelo.

Una de las primeras industrias en aplicar estas técnicas fue la industria del papel, pues el papel carbón para sacar copias fue sustituido por un papel con microcápsulas de tinta que se rompen al ser presionadas por el lápiz o por los cabezales de las máquinas de escribir.

En la actualidad, las microcápsulas se emplean en sectores industriales muy diversos, ya que  pueden proteger y enmascarar la sustancia encapsulada frente a medios inestables u hostiles para su posterior liberación progresiva, como en el caso de algunos medicamentos o cosméticos.

En el caso de la industria del calzado, la microencapsulación es una técnica todavía emergente que puede aportar un alto grado de innovación en los materiales utilizados. Por ello, hace unos años, INESCOP puso en marcha una nueva línea de investigación centrada en el desarrollo y la aplicación de las diferentes técnicas de microencapsulación para la obtención de materiales activos o inteligentes, de uso en la industria del calzado.

Para la especialización en las diferentes técnicas de microencapsulación y nanoencapsulación, técnicos de INESCOP han realizado estancias en centros de investigación internacionales de prestigio. Estas estancias de especialización en microencapsulación han contado con el apoyo de IMPIVA y del Fondo Social Europeo a través del Programa de Alta Especialización en Tecnologías Industriales.

El equipo de INESCOP está trabajando en diversas técnicas para la microencapsulación de sustancias, pues los resultados dependen de la elección de la técnica adecuada para cada sustancia. En concreto, INESCOP ha puesto a punto cinco técnicas diferentes para microencapsular.

Coacervación Compleja
Este método consiste principalmente en la mezcla de dos polímeros de diferente carga solubles en agua. La formación de un complejo entre los dos polímeros conduce a la deposición del recubrimiento, denominado coacervato, sobre las gotas de una emulsión de la sustancia activa. La formación del coacervato está controlada por la adición de una sal, el pH, temperatura o por la dilución del medio. 

Polimerización Interfacial
Este método es especialmente atractivo para la microencapsulación de agentes activos en estado líquido. La base de esta técnica consiste en la reacción de polimerización de monómeros en la interfase de dos líquidos inmiscibles (emulsión O/W) dando lugar a la pared o membrana de la microcápsula. La reacción de polimerización está controlada por difusión, y el tamaño de las microcápsulas lo determina las propiedades de la emulsión inicial. 

Polimerización en miniemulsión
Las miniemulsiones son dispersiones estabilizadas que presentan tamaños entre 50 y 500 nm, obtenidas mediante la utilización de ultrasonidos, cuya característica principal es la elevada estabilidad de la emulsión.

Este método permite la obtención de nanocápsulas mediante procesos de polimerización interfacial como el descrito anteriormente. 

Preparación de coloidosomas
Los coloidosomas son microcápsulas cuya pared está formada por la coagulación, agregación o fusión de partículas, dando lugar a recubrimientos porosos. El grado de permeabilidad del recubrimiento puede controlarse durante el proceso de formación del coloidosoma mediante la temperatura y tiempo de reacción. De esta forma se obtienen microcápsulas con un perfil de liberación gradual y sostenido, en la que la sustancia activa se libera a lo largo del tiempo mediante difusión a través de la cubierta porosa. 

Evaporación del disolvente o deposición polimérica
Este método está basado en el fenómeno de separación de fases y se utiliza habitualmente en emulsiones O/W. La fase orgánica consiste en una mezcla del polímero que más tarde formará la cubierta, un disolvente volátil y otro no volátil. A medida que el disolvente volátil se evapora, el polímero precipita en la superficie de la sustancia activa atrapándola en su interior y dando lugar a las microcápsulas.

Aplicaciones en la industria del calzado

La posibilidad de utilizar la microencapsulación en el calzado abre un nuevo abanico de posibilidades para la industria zapatera aportando así, soluciones innovadoras. De este modo, INESCOP trabaja para la consecución de un calzado funcionalizado, activo o biodegradable entre otras muchas posibilidades.

Cosméticas
Uno de los usos más novedosos de estas microcápsulas es la incorporación de aceites esenciales y agentes hidratantes o desodorantes en diversas zonas del zapato, como son las platillas o los forros, de forma que su liberación gradual actuaría como un cosmético para el cuidado del pie.

Sanitarias
En la misma línea que la anterior, se encuentra la microencapsulación de sustancias bactericidas, fungicidas y antimicrobianas que incorporadas al zapato contribuirán a evitar infecciones y a mejorar la salud del pie.

Termorregulación
También existen sustancias que, debido a sus características, son capaces de actuar como reguladores de la temperatura de forma reversible. De este modo en condiciones de bajas temperaturas externas actuarían cediendo calor al pie, y en el caso contrario, absorbería calor de forma que actuaría amortiguando el efecto del clima en el pie.

Control de ciclo de vida
Las microcápsulas también se podrán emplear en el calzado de seguridad con el fin de controlar el deterioro de los materiales que lo conforman. Del mismo modo esta aplicación puede extenderse a otros campos en los que sea necesario conocer el fin de la vida útil del producto. En esos casos la microcápsula liberaría el agente indicador (coloreado, por ejemplo) que daría a conocer la necesidad de sustituir ese artículo por otro nuevo.

Biodegradabilidad
Por otro lado, la posibilidad de microencapsular bacterias o enzimas para ser liberadas en el momento adecuado contribuirá a la biodegradación del calzado al final de su vida útil.

Salud y seguridad laboral
Con estas técnicas, también se busca velar por la salud de los trabajadores mediante la encapsulación de sustancias nocivas para simplificar la manipulación y que queden aisladas hasta que se requiera su actuación. También contribuye a la simplificación de algunos procesos de fabricación al permitir el manejo de líquidos como si se tratase de sólidos.

Con esta nueva tecnología INESCOP entra de lleno en el campo de los materiales “inteligentes”. Hasta ahora el zapato es una agente pasivo, pero en un futuro no muy lejano podría pasar a tener un papel activo en la salud y cuidado del pie. El calzado está en contacto con nuestro cuerpo unas 16 horas al día, por lo que no está de más pensar en aprovechar esta situación para ampliar su función de protección o meramente estética hacia otras posibilidades más funcionales.

Fuente: INESCOP • Agosto 2008

---

TOP - Cover -

---

---

---

Fotografía electrónica de coloidosomas

Proceso de deposición polimérica

Proceso de polimerización interfacial

Mecanismos de liberación

En función de la aplicación, se puede seleccionar el mecanismo mas adecuado para la liberación del material encapsulado. El tipo de liberación más brusca consiste en la ruptura de la cubierta de la microcápsula al aplicar una fuerza. Para ello es necesario que la pared de la cápsula sea frágil, como es el caso de la liberación de aromas.

La fuerza necesaria para la ruptura de la pared de la cápsula está determinada por el material que forma la pared así como por el espesor de la misma, y ambos parámetros se pueden controlar durante el proceso de microencapsulación.

Otro método de liberación consiste en la disolución del recubrimiento de la microcápsula en el medio. Esto puede suceder tanto por fusión, acción de un disolvente, ataque enzimático, hidrólisis, desintegración lenta o por reacción química o fotoquímica.

Tanto la ruptura como la disolución de la cubierta son sistemas de liberación inmediata del agente microencapsulado. Si por el contrario, se desea obtener una liberación gradual y sostenida del mismo, en la que la fase interna se libere a lo largo del tiempo, el mecanismo de difusión a través de una cubierta porosa es la mejor opción.

El ingrediente encapsulado se difundirá lentamente a través de la cubierta. La velocidad de difusión está controlada por la permeabilidad de la misma, así como por el tamaño y forma de la sustancia encapsulada.

Otra alternativa para la liberación sostenida a lo largo del tiempo es el empleo de recubrimientos capaces de cambiar su morfología ante ciertos estímulos, tales como cambios de pH, fuerza iónica, luz y temperatura. En este caso, el control sobre el perfil de liberación se puede llevar a cabo modificando las condiciones del medio.

---