Els surfactants de silicona consisteix en uns copolímers formats per una base de silicona (part apolar) i polièters (part polar), generalment cadenes d’òxid de polietilè (OE) i cadenes d’òxid de polipropilè (OP).
Els surfactants actuen com depressors de la tensió superficial d’un producte, reduint les diferències de pressió entre les bombolles de diferents mides. El seu ús, doncs, serveix per a millorar l’estabilitat de les bombolles i per aconseguir una mida de cel·la mitjana-petita. Tenint en compte aquesta diferenciació, es poden distingir dos grups de surfactants: els estabilitzadors d’espuma i els reguladors de cel·la.
Els estabilitzadors d’espuma són surfactants emprats en formulacions de PU crítiques, és a dir, formulacions que a causa de la seva naturalesa química tenen molt poca estabilitat. En aquests casos, es requereix un surfactant amb capacitat estabilitzant que ajudi en el procés d’espumació durant l’expansió dels gasos.
Quan s’expandeixen els gasos hi ha la possibilitat que l’espuma resultant sigui inestable i que, abans de poder adquirir una estructura sòlida i consistent, col·lapsi. En aquest cas és quan el surfactant tenen un paper important, estabilitzant el procés d’espumació fins que les parets cel·lulars s’endureixen, evitant així el seu col·lapse.
En aquest article ens centrarem en els estabilitzants de silicona per espuma rígida.
Funcions de les formulacions estabilitzants de silicona per espuma rígida
Aquestes gammes d’additius bàsicament tenen tres funcions en el procés d’espuma de poliuretà:
- Estabilització
Les formulacions rígides de poliuretà necessiten un additiu que els proporcioni la capacitat d’estabilització necessària durant el procés d’espuma, que és intrínsecament inestable.
- Regulació de la mida cel·lular
L’estructura cel·lular de l’espuma ha de ser de mida regular i de distribució homogènia. Les cèl·lules es generen en el procés de barreja entre l’isocianat i el poliol.
- Emulsionant dels components de formulació
Les formulacions rígides de poliuretà necessiten els requisits especials que donen els tensioactius de silicona per superar la incompatibilitat entre els diferents components de la formulació. El poder emulsionant que proporcionen els tensioactius de silicona és necessari per obtenir un bon rendiment en el procés d’espumació.
Característiques dels estabilitzants de silicona per espuma rígida
Les formulacions de Concentrol destaquen per tenir unes característiques molt ben valorades pels professionals del sector. Encara que la seva baixa conductivitat tèrmica és la seva principal qualitat, hi ha altres característiques importants com l’adhesió a materials de revestiment, una excel·lent resistència mecànica, la resistència al foc, la histèresi o resiliència, entre d’altres.
- Aïllament tèrmic
L’espuma de poliuretà rígida és un dels millors materials d’aïllament tèrmic, és a dir, tenen capacitat per no conduir la calor a través de si mateixos. Uns baixos valors de lambda (λ) significa que l’espuma té un major poder aïllant i a priori, una millor espuma.
Aquest valor és molt sol·licitat pels clients que produeixen espuma rígida per panells aïllants o per espuma rígida de projecció, i per això s’utilitza en un ampli camp d’aplicacions com en electrodomèstics o la construcció, entre altres.
- Estabilitat dimensional
Quan una espuma creix, les petites bombolles de CO₂ que es produeixen i que actuen com a agent espumant es mantenen a l’interior de l’espuma rígida. No obstant això, la velocitat de creixement en ambdues direccions (horitzontal i vertical) pot ser diferent, produint que les bombolles de gas no siguin totalment rodones, sinó més aviat ovalades.
La força necessària per deformar una espuma en direcció és comprimir-la, és a dir, la força de compressió (FtC, Force to Crush) en una direcció i l’altra pot variar. Mitjançant la divisió entre el FtC d’una peça tallada horitzontalment i el FtC d’una peça tallada verticalment es pot obtenir l’estabilitat dimensional, ja que quan el valor de l’estabilitat dimensional és més proper a 1 significa que l’espuma ha crescut per igual en ambdues direccions, i per tant s’ha obtingut una millor espuma.
És important tenir en compte que aquestes dues característiques tendeixen a millorar de manera inversament proporcional. En altres paraules, quan es busca millorar la conductivitat tèrmica, cal acceptar un compromís pel que fa a l’estabilitat dimensional i viceversa.
- Resistència al foc
Fa referència a la capacitat d’un material per resistir la combustió. Hi ha diverses metodologies per avaluar aquesta propietat, però en el cas de l’escuma de PU rígida, el mètode més comunament utilitzat és l’estàndard alemany DIN 4102 (B1), també conegut com l’assaig TEST B2.
Durant aquest assaig, es col·loca una mostra de dimensions específiques en un suport suspès verticalment dins un armari de proves. Després, s’aplica una flama de 20 mm d’alçada, tant a la superfície com a la vora de l’escuma. Aquest procés es repeteix amb 5 mostres en total i s’avalua la producció de gotetes inflamables mitjançant un paper de filtre col·locat sota cada exemplar durant les proves. La classificació B2 s’atorga si la punta de la flama no arriba a una línia de referència marcada a l’escuma en un lapse de 20 segons.
Aquestes espumes rígides solen tenir densitats que oscil·len entre 30 i 40 kg/m³, i generalment es fabriquen fent servir un agent escumant físic. En conseqüència, el surfactant seleccionat ha de posseir no només propietats reguladores i estabilitzadores de les cel·les de l’escuma, sinó també habilitats emulsionants per assegurar una barreja efectiva amb el sistema de poliuretà emprat i l’agent escumant físic seleccionat.
Les referències de Concentrol
Els estabilitzants de silicona per a les escumes rígides de poliuretà que es treballen des de Concentrol són majoritàriament els de la línia STB PU-22XX. A continuació, el detall de cada una de les formulacions:
Per tal d’escollir l’estabilitzant òptim per a cada sistema de poliuretà cal considerar tant els requisits químics com aquells relacionats amb el procés. Els requisits químics estan relacionats amb el tipus de poliol, isocianat i agent espumant utilitzats, tot i que també cal considerar la influència d’altres components com els catalitzadors. Els punts més importants a considerar relatius al procés inclouen la barreja eficaç, les condicions de curació i les demandes de fluïdesa de la bugada.
L’equip de professionals de Concentrol sempre està al costat dels seus clients per atendre qualsevol petició, cobrir necessitats específiques i donar el millor servei informatiu per decidir quina formulació és la més adequada.
