Introducción
El etilenvinilacetato (más conocido como EVA) es el copolímero de etileno y acetato de vinilo. El porcentaje en peso de acetato de vinilo por lo general varía de 10 a 40%, siendo el resto etileno. Aunque en algunos casos, este porcentaje puede ser un tanto mayor (hasta un 75%), utilizados como suspensiones acuosas.
Se trata de un polímero que se acerca a los elastómeros en cuanto a la suavidad y flexibilidad, sin embargo, puede ser procesado al igual que los termoplásticos, por lo que este tipo de materiales recibe el nombre de elastómero termoplástico. El material tiene buena claridad y brillo, propiedades de barrera, resistencia a bajas temperaturas, la resistencia al estrés-cracking, propiedades de adhesivo hot-melt a prueba de agua, y resistencia a la radiación UV. El EVA tiene poco o ningún olor y compite con la goma y productos vinílicos en muchas aplicaciones eléctricas.
Se trata de un polímero que se acerca a los elastómeros en cuanto a la suavidad y flexibilidad, sin embargo, puede ser procesado al igual que los termoplásticos, por lo que este tipo de materiales recibe el nombre de elastómero termoplástico. El material tiene buena claridad y brillo, propiedades de barrera, resistencia a bajas temperaturas, la resistencia al estrés-cracking, propiedades de adhesivo hot-melt a prueba de agua, y resistencia a la radiación UV. El EVA tiene poco o ningún olor y compite con la goma y productos vinílicos en muchas aplicaciones eléctricas.
Estructura química y síntesis
El copolímero etileno-vinilacetato es un polímero de adición formado por unidades repetitivas de etileno y acetato de vinilo:
El copolímero etileno-vinilacetato es un polímero de adición formado por unidades repetitivas de etileno y acetato de vinilo:
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| Síntesis del EVA |
La copolimerización del etileno y el vinilacetato puede llevarse a cabo por los tres métodos siguientes:
1. Polimerización en emulsión.
2. Polimerización en solución.
3. Polimerización por alta presión
1. Polimerización en emulsión.
2. Polimerización en solución.
3. Polimerización por alta presión
En la producción de EVA mediante polimerización en emulsión se obtienen productos que contienen de 40 a 70% en peso de acetato de vinilo copolimerizado. Los productos contienen residuos de emulsionante que no puede ser completamente eliminado. Por tanto, estos polímeros no son adecuados para muchas aplicaciones.
Por polimerización en emulsión también puede obtenerse EVA que contiene más de 75% en peso de acetato de vinilo. Es un proceso de presión media. Es llevado típicamente a cabo a presiones de 30 a 500 bares y a temperaturas de 20 a 100°C. Los copolímeros así obtenidos tienen un alto contenido de gel y no pueden ser procesados como caucho sólido para la mayoría de los propósitos. En consecuencia, estos polímeros generalmente no se aíslan en absoluto, en su lugar, la dispersión acuosa de sólidos (látex) se aplica directamente.
En el proceso de polimerización en solución para la producción de EVA se logra obtener productos libres de gel debido, por un lado, a una buena solubilidad de los productos a lo largo del proceso de polimerización y, por otro lado, una transferencia baja constante del disolvente a la cadena de polímero en crecimiento. En consecuencia, terc-butanol o mezclas de tert.butanol, metanol e hidrocarburos, por ejemplo, se utiliza como disolvente en el proceso de polimerización en solución para la producción de EVA que contiene más de 30% en peso de acetato de vinilo. Además, para la producción económica de EVA, la polimerización tiene que llevarse a cabo en altas concentraciones de sólidos en la que se desarrollan viscosidades considerables. Los productos que contienen hasta un 75% en peso de acetato de vinilo se pueden obtener por polimerización en solución.
El EVA de bajo contenido de acetato de vinilo puede ser producido por polimerización en masa de alta presión. La polimerización se lleva a cabo generalmente bajo presiones de 1.000 a 3.000bares y a temperaturas de 150 a 280°C. Los productos obtenidos por este procedimiento, que tienen contenidos de acetato de vinilo de hasta 30% en peso, se puede usar como adhesivos termofusibles y como promotores de flujo para los aceites y combustibles (destilados medios del petróleo) y para el revestimiento de cables.
Al reactor de polimerización se le agrega una corriente controlada de comonómero vinil acetato (VA). Para llevar a cabo la reacción se utilizan autoclaves (también se pueden utilizar reactores tubulares) y agitación. Se prefieren autoclaves con alto contenido de VA (18%) con objeto de controlar mejor la variables críticas, como el peso molecular y el contenido de comonómero. Una diferencia importante entre el proceso común de producción del polietileno de baja densidad (LDPE) y el empleado para EVA es el sistema de terminación. Se requiere equipo especial para manipular el copolímero EVA, que es blando, de baja temperatura de fusión y frecuentemente pegajoso.
Por polimerización en emulsión también puede obtenerse EVA que contiene más de 75% en peso de acetato de vinilo. Es un proceso de presión media. Es llevado típicamente a cabo a presiones de 30 a 500 bares y a temperaturas de 20 a 100°C. Los copolímeros así obtenidos tienen un alto contenido de gel y no pueden ser procesados como caucho sólido para la mayoría de los propósitos. En consecuencia, estos polímeros generalmente no se aíslan en absoluto, en su lugar, la dispersión acuosa de sólidos (látex) se aplica directamente.
En el proceso de polimerización en solución para la producción de EVA se logra obtener productos libres de gel debido, por un lado, a una buena solubilidad de los productos a lo largo del proceso de polimerización y, por otro lado, una transferencia baja constante del disolvente a la cadena de polímero en crecimiento. En consecuencia, terc-butanol o mezclas de tert.butanol, metanol e hidrocarburos, por ejemplo, se utiliza como disolvente en el proceso de polimerización en solución para la producción de EVA que contiene más de 30% en peso de acetato de vinilo. Además, para la producción económica de EVA, la polimerización tiene que llevarse a cabo en altas concentraciones de sólidos en la que se desarrollan viscosidades considerables. Los productos que contienen hasta un 75% en peso de acetato de vinilo se pueden obtener por polimerización en solución.
El EVA de bajo contenido de acetato de vinilo puede ser producido por polimerización en masa de alta presión. La polimerización se lleva a cabo generalmente bajo presiones de 1.000 a 3.000bares y a temperaturas de 150 a 280°C. Los productos obtenidos por este procedimiento, que tienen contenidos de acetato de vinilo de hasta 30% en peso, se puede usar como adhesivos termofusibles y como promotores de flujo para los aceites y combustibles (destilados medios del petróleo) y para el revestimiento de cables.
Al reactor de polimerización se le agrega una corriente controlada de comonómero vinil acetato (VA). Para llevar a cabo la reacción se utilizan autoclaves (también se pueden utilizar reactores tubulares) y agitación. Se prefieren autoclaves con alto contenido de VA (18%) con objeto de controlar mejor la variables críticas, como el peso molecular y el contenido de comonómero. Una diferencia importante entre el proceso común de producción del polietileno de baja densidad (LDPE) y el empleado para EVA es el sistema de terminación. Se requiere equipo especial para manipular el copolímero EVA, que es blando, de baja temperatura de fusión y frecuentemente pegajoso.
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| Esquema del proceso (autoclave) |
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| Esquema de proceso (reactor tubular) |
Propiedades y características
La incorporación del acetato de vinilo en el proceso de polimerización del etileno produce un copolímero con una cristalinidad más baja que la del homopolímero de etileno común, por lo tanto estas resinas de más baja cristalinidad tienen temperaturas de fusión y temperaturas de termo-sellado más baja, además de que se reduce la rigidez, resistencia a la tracción y dureza, son más trasparentes, más flexibilidad a baja temperatura, mayor resistencia a la ruptura y al impacto, pero sus propiedades a altas temperaturas son menores que las del LDPE, también son más permeables al oxígeno, al vapor agua y al óxido de carbono, la resistencia química es similar a la del LDPE, pero las resinas de EVA con mayor contenido de acetato de vinilo tienen una resistencia un poco mayor a los aceites y grasas.
La incorporación del acetato de vinilo en el proceso de polimerización del etileno produce un copolímero con una cristalinidad más baja que la del homopolímero de etileno común, por lo tanto estas resinas de más baja cristalinidad tienen temperaturas de fusión y temperaturas de termo-sellado más baja, además de que se reduce la rigidez, resistencia a la tracción y dureza, son más trasparentes, más flexibilidad a baja temperatura, mayor resistencia a la ruptura y al impacto, pero sus propiedades a altas temperaturas son menores que las del LDPE, también son más permeables al oxígeno, al vapor agua y al óxido de carbono, la resistencia química es similar a la del LDPE, pero las resinas de EVA con mayor contenido de acetato de vinilo tienen una resistencia un poco mayor a los aceites y grasas.
Tabla de propiedades típicas de EVA para adhesivos y recubrimientos
Propiedad
|
Método
|
Unidad
|
Valor
|
Contenido de VA
|
-
|
%
|
8
|
Densidad
|
ASTM D792
|
g/cm3
|
0,925
|
MFI
|
ASTM D1238
|
g/10min.
|
85
|
Resistencia a la tracción
|
ASTM D638
|
Kg/cm2
|
80
|
Alargamiento a la rotura
|
ASTM D638
|
%
|
400
|
Fragilidad en frio
|
ASTM D746
|
°C/F50
|
<-76
|
Punto de ablandamiento Vicat
|
ASTM D1525
|
°C
|
70
|
Punto de fusión
|
ASTM D3418
|
°C
|
96
|
Dureza Shore A
|
ASTM D2240
|
-
|
40
|
Tabla de propiedades típicas de EVA para inyección o extrusión
Propiedad
|
Método
|
Unidad
|
Valor
|
Contenido de VA
|
-
|
%
|
16
|
Densidad
|
ASTM D792
|
g/cm3
|
0,937
|
MFI
|
ASTM D1238
|
g/10min.
|
1,5
|
Resistencia a la tracción
|
ASTM D638
|
Kg/cm2
|
170
|
Alargamiento a la rotura
|
ASTM D638
|
%
|
700
|
Fragilidad en frio
|
ASTM D746
|
°C/F50
|
<-76
|
Punto de ablandamiento Vicat
|
ASTM D1525
|
°C
|
67
|
Punto de fusión
|
ASTM D3418
|
°C
|
89
|
Dureza Shore A
|
ASTM D2240
|
-
|
37
|
Tabla de propiedades típicas de goma EVA
Propiedad
|
Norma
|
Unidad
|
Valor
|
Densidad
|
ISO 845
|
kg/m³
|
33±5
|
Resistencia a la tracción
|
ISO 1798
|
kPa
|
>190
|
alargamiento
|
ISO 1798
|
%
|
>230
|
Resistencia a la compresión
deflexión 10%
deflexión 25% deflexión 50% |
ISO 3386/1
|
kPa
|
>12
>28 >70 |
Remanencia a la compresión
22 h de carga, 23 °C deflexión 25%
0.5 h tras descarga
24 h tras descarga |
ISO 1856
|
%
% |
≤20
≤8 |
Conductibilidad térmica
a 10 °C
a 40 °C |
DIN 52612
|
W/mK
|
0,035
0,039 |
Ambito de temperatura de trabajo
|
ISO 2796
|
°C
|
-40/+55
|
Estabilidad Dimensional
|
ISO 2796
|
%
|
<5
|
Absorción de agua (28 días)
|
DIN 53428
|
%
|
≤3
|
Resistencia Elétrica
|
DIN 60093
|
Ωcm
|
≥10E15
|
Dureza Shore
|
ISO 868
|
-
|
>23
|
Velocidad de combustión Horizontal
|
FMVSS-302
|
mm/min
|
<100
|
Aplicaciones
Adhesivos de fusión en caliente
Los adhesivos de fusión en caliente, como las barras de pegamento caliente, son comúnmente hechos de EVA, por lo general con aditivos como la cera y resina. El EVA también se utiliza como un aditivo para mejorar el pegado-despegado en envolturas de plástico para empaques.
Adhesivos de fusión en caliente
Los adhesivos de fusión en caliente, como las barras de pegamento caliente, son comúnmente hechos de EVA, por lo general con aditivos como la cera y resina. El EVA también se utiliza como un aditivo para mejorar el pegado-despegado en envolturas de plástico para empaques.
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| Pistola para aplicación de adhesivos hot-melt |
El contenido de acetato de vinilo generalmente cae en el rango de 14 a 35% de acetato de vinilo, aunque otros porcentajes pueden encontrarse para aplicaciones específicas. El peso molecular posee una amplia influencia en las propiedades adhesivas y reológicas del hot-melt. Cuanto mayor sea el contenido de etileno, mejor será la adhesión específica a sustratos no-polares, tales como poliolefinas. Los copolímeros de mayor contenido de acetato de vinilo muestran una mejor adhesión a sustratos polares, como el papel. Los polímeros de menor peso molecular poseen menor viscosidad de fusión y son más fáciles de procesar y aplicar. Éstos también proporcionan una mejor humectación y, por tanto, una mejor adherencia mecánica para sustratos porosos, como el papel y la madera. Los copolímeros de alto peso molecular se utilizan para aplicaciones que requieren una óptima fuerza de cohesión a temperaturas elevadas y una buena flexibilidad a bajas temperaturas.
Medicina
El EVA también se utiliza en ingeniería biomédica en aplicaciones como dispositivo para administración de fármacos. El polímero se disuelve en un disolvente orgánico (por ejemplo, diclorometano). El fármaco en polvo y el relleno (por lo general un azúcar inerte) se añaden a la solución líquida y se mezcla rápidamente hasta obtener una mezcla homogénea. La mezcla de la droga, relleno y polímero es, entonces, vertido en un molde a -80°C y liofilizado hasta que solidifique. Estos dispositivos se utilizan en la administración de fármacos para liberar lentamente un compuesto con el tiempo. Mientras que el polímero no es biodegradable en el cuerpo, es bastante inerte y causa poca o ninguna reacción después de la implantación.
El EVA también se utiliza en ingeniería biomédica en aplicaciones como dispositivo para administración de fármacos. El polímero se disuelve en un disolvente orgánico (por ejemplo, diclorometano). El fármaco en polvo y el relleno (por lo general un azúcar inerte) se añaden a la solución líquida y se mezcla rápidamente hasta obtener una mezcla homogénea. La mezcla de la droga, relleno y polímero es, entonces, vertido en un molde a -80°C y liofilizado hasta que solidifique. Estos dispositivos se utilizan en la administración de fármacos para liberar lentamente un compuesto con el tiempo. Mientras que el polímero no es biodegradable en el cuerpo, es bastante inerte y causa poca o ninguna reacción después de la implantación.
Goma espuma
La goma EVA es uno de los materiales popularmente conocidos como caucho expandido o gomaespuma. La espuma de EVA se utiliza como relleno en los equipos de varios deportes, como las botas de esquí, hockey, boxeo, artes marciales, botas de wakeboard, botas de esquí acuático, empuñaduras de cañas y otros artefactos. Se suele utilizar, por ejemplo, como un amortiguador en el calzado deportivo. Se utiliza para la fabricación de flotadores para las redes de pesca comerciales, tales como redes de cerco y las redes de enmalle. Además, debido a su flotabilidad, el EVA ha hecho su camino en productos no tradicionales, tales como lentes flotantes.
Las zapatillas y sandalias de EVA, hoy en día, son muy populares debido a sus propiedades tales como peso ligero, facilidad para moldear, acabado brillante y un costo más barato en comparación con el caucho natural.
La goma EVA es uno de los materiales popularmente conocidos como caucho expandido o gomaespuma. La espuma de EVA se utiliza como relleno en los equipos de varios deportes, como las botas de esquí, hockey, boxeo, artes marciales, botas de wakeboard, botas de esquí acuático, empuñaduras de cañas y otros artefactos. Se suele utilizar, por ejemplo, como un amortiguador en el calzado deportivo. Se utiliza para la fabricación de flotadores para las redes de pesca comerciales, tales como redes de cerco y las redes de enmalle. Además, debido a su flotabilidad, el EVA ha hecho su camino en productos no tradicionales, tales como lentes flotantes.
Las zapatillas y sandalias de EVA, hoy en día, son muy populares debido a sus propiedades tales como peso ligero, facilidad para moldear, acabado brillante y un costo más barato en comparación con el caucho natural.
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| Goma EVA (Foamy) |
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| Plancha de puzzle de EVA |
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| Plantilla para talón |
Tapones y juntas de hermeticidad
Debido a su elasticidad y buenas propiedades barrera, el EVA se puede utilizar como un sustituto del corcho en muchas aplicaciones y para juntas de estanqueidad en tapas de bebidas carbonatadas.
Debido a su elasticidad y buenas propiedades barrera, el EVA se puede utilizar como un sustituto del corcho en muchas aplicaciones y para juntas de estanqueidad en tapas de bebidas carbonatadas.
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| Juntas de estanqueidad de tapas para botellas de bebidas gaseosas |
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| Tapón |
Vidrios de seguridad
Láminas de EVA junto con el PVB (polivinilbutiral) es utilizado para la fabricación de vidrios de seguridad para mantener unidas las láminas de vidrio y evitar que se astille y se desprendan pedazos de vidrio al romperse.
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| Vidrio de seguridad |
Recubrimientos
Las emulsiones de EVA son copolímeros de acetato de polivinilo (PVAc) sobre la base de acetato de vinilo (VAM) internamente plastificado con etileno acetato de vinilo. Los copolímeros con PVAc son adhesivos utilizados en embalajes, textiles, encuadernación de libros para la unión de láminas de plástico, superficies de metal y revestimientos de papel.
El copolímero de acetato de vinilo-etileno también se utiliza en la formulación de recubrimientos de buena calidad en pinturas para interiores de base acuosa al 53% de dispersante primario
Las emulsiones de EVA son copolímeros de acetato de polivinilo (PVAc) sobre la base de acetato de vinilo (VAM) internamente plastificado con etileno acetato de vinilo. Los copolímeros con PVAc son adhesivos utilizados en embalajes, textiles, encuadernación de libros para la unión de láminas de plástico, superficies de metal y revestimientos de papel.
El copolímero de acetato de vinilo-etileno también se utiliza en la formulación de recubrimientos de buena calidad en pinturas para interiores de base acuosa al 53% de dispersante primario
Producción/modificador de otros polímeros
La hidrólisis de EVA genera el copolímero alcohol vinílico-etileno (EVOH), muy usado en la industria del envasado de alimentos por su excepcional propiedad barrera.
También se utiliza para mejorar el apego de film de polietileno de baja densidad o de policloruro de vinilideno. El LDPE y el PVDC no son lo suficientemente “pegajosos” por su propia cuenta, y no se adhieren a ellos mismos. Para lograr el aferramiento deseado, ciertos polímeros de menor peso molecular se añaden; los dos más comúnmente utilizados son poliisobuteno (PIB) y polietileno-co-vinilacetato (EVA). Sus cadenas fácilmente interactúan unas con otras y su menor peso molecular las hace más móviles dentro de la matriz polimérica.
La hidrólisis de EVA genera el copolímero alcohol vinílico-etileno (EVOH), muy usado en la industria del envasado de alimentos por su excepcional propiedad barrera.
También se utiliza para mejorar el apego de film de polietileno de baja densidad o de policloruro de vinilideno. El LDPE y el PVDC no son lo suficientemente “pegajosos” por su propia cuenta, y no se adhieren a ellos mismos. Para lograr el aferramiento deseado, ciertos polímeros de menor peso molecular se añaden; los dos más comúnmente utilizados son poliisobuteno (PIB) y polietileno-co-vinilacetato (EVA). Sus cadenas fácilmente interactúan unas con otras y su menor peso molecular las hace más móviles dentro de la matriz polimérica.
Otros usos
El EVA se utiliza en la fabricación de balones de fútbol (Adidas Jabulani). El EVA se utiliza en aparatos ortopédicos, los cigarrillos a prueba de fuego (FSC), tablas de surf, almohadillas de tracción para skimboard y para la fabricación de flores artificiales. También se utiliza como aditivo para mejorar el apego excesivo en envolturas de plástico, un mejorador de flujo en frío para combustible diesel y un separador en filtros HEPA (High-Efficiency Particulate Air). También se utiliza para hacer los protectores bucales termoplásticos que se ablandan en agua hirviendo para un mejor ajuste en un usuario específico. Usos adicionales se encuentran en la realización de los parches transdérmicos de nicotina. El EVA también se utiliza para la fabricación de bolsas para cadáveres y aislamiento de cables eléctricos.
Láminas de EVA se utilizan en la industria fotovoltaica como un material de encapsulación para el silicio de las células (fotovoltaicas) en la fabricación de módulos fotovoltaicos.
El EVA se utiliza en la fabricación de balones de fútbol (Adidas Jabulani). El EVA se utiliza en aparatos ortopédicos, los cigarrillos a prueba de fuego (FSC), tablas de surf, almohadillas de tracción para skimboard y para la fabricación de flores artificiales. También se utiliza como aditivo para mejorar el apego excesivo en envolturas de plástico, un mejorador de flujo en frío para combustible diesel y un separador en filtros HEPA (High-Efficiency Particulate Air). También se utiliza para hacer los protectores bucales termoplásticos que se ablandan en agua hirviendo para un mejor ajuste en un usuario específico. Usos adicionales se encuentran en la realización de los parches transdérmicos de nicotina. El EVA también se utiliza para la fabricación de bolsas para cadáveres y aislamiento de cables eléctricos.
Láminas de EVA se utilizan en la industria fotovoltaica como un material de encapsulación para el silicio de las células (fotovoltaicas) en la fabricación de módulos fotovoltaicos.
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| El EVA se utiliza en la fabricación de Balónes de fútbol |
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| Recubrimiento de cables |
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| Encapsulado de celdas fotovoltaicas |
http://www2.dupont.com
http://www.kunststoff-handelsnamen.de
http://chem.sis.nlm.nih.gov
http://www.schollbiomechanics.com
http://www.evafilms.com
http://www.interempresas.net
http://www.madsci.org
http://en.wikipedia.org
http://www.ufm.hu
http://www.chemquest.com
Plaste und Kautschuk (1983) - H. Bucka, R. Nitzsche, H. Onderka
http://www.freepatentsonline.com
http://www.usife.com.tw
Que interesante. Muy completo el articulo de la EVA, toda la informacion que proporcionas aqui en general existe muy dispersa en varias paginas de internet, que agradable que tu la conjuntes.
ResponderEliminarGracias.
Gracias por el comentario. Saludos
EliminarHola.
ResponderEliminarTengo Una Pregunta Que posibilidades Hay de Produccir pelicula soplada de eva ??
El EVA se puede utilizar para hacer film multicapa. También se lo puede utilizar para hacer film 100% de EVA pero requiere de líneas de películas sopladas especialmente diseñadas a tal fin.
EliminarSaludos
Que maquinarias necesito para la produccion de goma eva?
ResponderEliminarSe requiere un mezclador interno tipo Bambury, aunque se podría emplear un molino abierto de rodillos para caucho, tendría que aumentar la temperatura de las masas quitando la refrigeración, claro esta si dentro del compuesto emplea PEBD.
EliminarHola Giovanna. Dependerá, por ejemplo, si requieres obtener una lámina o una pieza específica. Tal como dice Iván requerirás de un Bambury o un molino de rodillos. Algunos utilizan un extrusor. También se pueden fabricar piezas espumadas de EVA mediante el proceso de inyección.
EliminarSaludos
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ResponderEliminarUna pregunta.. para el calzado se utiliza el EVA o copolimero de etileno con cuánto contenido de acetato de vinilo y cuánto contenido de etileno?
ResponderEliminarHola Pablo. Varios polímeros son utilizados para la fabricación de calzado. En general, para el calzado se utiliza poliuretano. Aunque también se utiliza EVA. Por ejemplo, en el calzado deportivo, es muy común utilizar el EVA para la entresuela porque presenta una mejor absorción al impacto y poliuretano para la suela debido a que es más resistente. Igualmente se encuentra en el mercado suelas íntegramente formadas de EVA.
EliminarOtros materiales que se utilizan para el calzado pueden ser el caucho de poliisopreno, los copolímeros de etileno-propileno, el SBS y el PVC.
El contenido de acetato de vinilo en el EVA utilizado en el calzado puede variar entre 15 y 20 %.
Saludos