Introducció

En la passada fira PU China Shanghai, en la qual Concentrol va exposar les seves últimes novetats, el nostre Dr. Adrià López, doctor especialitzat en surfactants de silicona, va presentar a tots els assistents diferents metodologies per aconseguir importants baixes emissions i baixa olor en la producció de surfactants de silicona per a escumes emmotllades HR.

En primer lloc va exposar el fet que hem de conèixer els següents aspectes:

Què entenem per emissions i quines substàncies podriem considerar com a tal?

  • Substàncies químiques que allibera una escuma de PU en determinades condicions
  • En la majoria de casos, la temperatura és el més important. L’ esquitxador d’ un vehicle aturat, per exemple, pot assolir fins a 120 ºC.
  • Algunes substàncies químiques són molt volàtils. S’alliberen a baixes temperatures, com alguns aldehids i aromàtics.
  • D’altres tenen límits màxims que cal tenir en compte, segons la normativa mundial sobre substàncies químiques perilloses (el 2018, l’ECHA va identificar els siloxans cíclics D4, D5 i D6 com a SVHC; el seu límit màxim per a aquestes substàncies en tensioactius de silicones és ara < 0.1% en pes, per a cada tipus).

Es pot establir l’origen de les emissions?

En el gràfic següent es representen les principals matèries primeres utilitzades en la fabricació d’ escuma flexible de poliuretà, entre les quals algunes podrien contribuir a generar emissions durant el procés de fabricació:

Les emissions d’una escuma poden procedir dels diferents materials emprats, però s’ha focalitzat en la reducció d’emissions procedents de surfactants.

Quina metodologia s’utilitza per analitzar les emissions?

Es poden utilitzar diferents mètodes per analitzar la classificació de les emissions:

  • Mètodes de termo-desorció (VDA 278). Només per determinar emissions de COVT.
  • Anàlisi del “Head-space”. Emissió dels COVT d’una mostra d’escuma de PU en un recipient tancat.
  • Bosses de mostreig. Permeten determinar emissions de COVT i també d’aromàtics/aldehids.
  • Mètodes de prova de càmera. Diferenciem entre proves realitzades en microcàmares (44/144mL) i proves de càmera petita (1m3), recollides a la ISO 12219-4.

D’altra banda, analítiques com el VDA 270 permet portar a terme les anàlisi de les olors.

Els diferents graus de mesura es classifiquen en:

  1. No perceptible
  2. Perceptible però no molest
  3. Clarament perceptible, però no molest
  4. Molest
  5. Molt molest
  6. Inacceptable
  • Es considera un altre mètode de prova específic per a l’anàlisi de l’olors com és la prova d’olfacte humà vs nas electrònica.

L’origen de les emissions es pot establir des de diferents aspectes:

  • En les matèries primeres i en les substàncies no afegides intencionadament (NIAS). Cal tenir en compte que en aquest cas el canvi de components no significa reducció d’ olors.
  • En el procés de fabricació. Subproductes de la reacció química. Podem utilitzar inhibidors per minimitzar les reaccions secundàries.
  • Procedents dels productes de degradació deguts a l’ envelliment de l’ escuma. Resulta en la millora d’ estabilitat d’ envelliment de les primeres matèries.

Compostos aromàtics volàtils

  • Poden procedir de dissolvents aromàtics utilitzats en la síntesi.
  • Tot i que hi ha processos industrials per eliminar els dissolvents, poden persistir algunes restes.
  • No és d’esperar que hi hagi aromàtics en les matèries primeres de siloxà o polièter, tenint en compte les seves rutes de síntesi.
  • La síntesi de tensioactius de silicona sense dissolvents aromàtics és la garantia que tenim per evitar compostos aromàtics volàtils en el tensioactiu.

Concentrol no utilitza dissolvents aromàtics en la seva cadena de producció.

Compostos volàtils de carbonil (Aldehids)

  • Els compostos carbonílics volàtils es poden originar a partir de la degradació d’algunes substàncies químiques
  • Els polièters són la principal font de compostos carbonílics, a causa de la seva ruta de degradació via oxidatob dels enllaços C-O-C.
  • Els polisiloxans, tot i que relacionats amb els siloxans de baix MW, no es consideren una font de compostos carbonílics basant-se en la seva estructura química.
  • Un alt contingut de siloxà en un tensioactiu i un contingut baix de polièter contribueix a la reducció d’emissions de carbonil.

Metodologia

Anàlisi de surfactants de silicona

Els principals aspetces que hem de considerar en la fabricació d’un tensioactiu de silicona són:

  1. Anàlisi de les emissions dels surfactants
    1. ComponentsOrgànics Volàtils
    2. Aldehids i aromàtics
    3. Olors
  2. Rendiment del poliuretà en la nova generació de tensioactius de silicona

 

ANÀLISI DE LES EMISSIONS DELS SURFACTANTS

Alguns exemples de la metodologia d’anàlisi són els següents:

 

 

En la mostra d’anàlisi anterior destaquem els aspectes següents:

  • S’han avaluat dos diluent diferenciats
  • Tot i que ajuden a reduir els aldehids i les emissions aromàtiques, els inhibidors no afecten a la contribució d’olors.
  • El rendiment del diluent A és una mica superior al del diluent B.

ANÀLISI DEL RENDIMENT DEL POLIURETÀ

RESUM I PRINCIPALS CONSIDERACIONS

  • El diluent afecta directament les emissions d’aldehids/aromàtics i olors
  • Els inhibidors poden ajudar a reduir les emissions d’aldehids i aromàtics, però no eliminar-les per complet
  • Noves i alternatives vies de detecció van apareixent per reduir les emissions i olors en la fabricació de PU
  • Els COVT estan més relacionats directament amb el disseny del tensioactiu de silicona
  • És possible reduir les emissions sense afectar el rendiment de PU
AUTOR: Dr. Adrià López, especialista Surfactants Silicona, R&D+I Concentrol
Automoció concentrol polyurethane