Els surfactants de silicona són 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 continguts d’OE, OP i el contingut de silicona afecten significativament en la funció dels surfactants. També el substituent en la posició terminal del polièter (R) pot influir en les propietats del surfactant. D’aquesta manera, també es pot influir en les propietats finals de l’espuma de PU jugant únicament amb el surfactant, satisfaent així les diferents necessitats per les diferents aplicacions que podem trobar en el mercat, com espumes flexibles, espumes HR, espumes rígides, entre d’altres.
Objectiu d’aquests additius
Els surfactants actuen com depressors de la tensió superficial reduint les diferències de pressió entre les bombolles de diferents mides formades i, per tant, s’obté una millor estabilitat de les bombolles i una mida de cel·la mitjana petita. D’aquesta manera, els surfactants condicionen la formació de cèl·lules fines, cèl·lules gruixudes, cèl·lules tancades i cèl·lules obertes, i aquestes estructures cel·lulars influeixen en les propietats finals de l’escuma de PU.
Tipus de surfactants
D’aquesta manera, es poden distingir dos grups principals de surfactants, els estabilitzadors d’escuma i els reguladors de cel·la.
Els estabilitzadors d’escuma són surfactants emprats en formulacions de PU crítiques, és a dir, formulacions que a causa del tipus de naturalesa química dels components dels poliols i/o isocianats o a causa de les quantitats de catalitzadors o d’aigua, tenen molt poca estabilitat. En aquests casos es requereix un surfactant amb capacitat estabilitzant, el qual ajudi en el procés d’espumació en l’expansió dels gasos. Trobem aquest tipus de surfactants en formulacions on s’utilitza únicament TDI o barreges de TDI / MDI, però amb alt percentatge de TDI.
D’altra banda, trobem els reguladors de cel·la. Aquests surfactants estan dissenyats principalment per regular i unificar la mida i la distribució de les cel·les. Aquests tensioactius estan dirigits per a formulacions de PU que per elles mateixes ja tenen una estabilitat elevada, capaços de créixer amb una estructura sòlida i consistent sense col·lapsar, sense la necessitat de l’ajuda d’un surfactant. Trobem aquest tipus de surfactants en formulacions on s’utilitza únicament MDI o barreges de TDI / MDI, però amb alt percentatge de MDI. Moltes vegades en el mercat se sol·licita els obridors de cel·la, que són surfactants reguladors de cel·la que augmenten la mida de la cel·la per evitar problemes de “shrinkage”.
Espuma HR PU flexible
Els surfactants de Concentrol de la gamma STB PU-12XX estan dirigits per l’espuma de PU d’alta resiliència, HR. Les formulacions HR tenen diferents necessitats d’estabilització i eficiència reguladora de cel·les, ja que trobem sistemes TDI, MDI o barreges d’aquests. D’aquesta manera cal oferir una àmplia gamma d’additius per complir tots els requisits possibles. No obstant això, aquests sistemes solen ser bastant estables i se sol buscar una obertura d’escuma ben equilibrada.
Un dels requisits que se sol demanar és una força de compressió baixa. Es pot aconseguir el nivell òptim de compressió amb la selecció adequada de tensioactiu.
Al mateix temps, a causa dels requisits de legislació cada cop més estrictes de la indústria de l’automòbil i el matalàs es busca la mínima contribució a les emissions de components volàtils.
Les emissions es classifiquen en VOC (compostos orgànics volàtils) i FOG (compostos orgànics de “fogging”). Els VOC, que inclou VVOC (compostos orgànics molt volàtils) i VOC, es desprenen fàcilment de l’espuma de PU en un cotxe tancat a l’estiu, quan es poden assolir temperatures internes entre 25 °C i 90 °C. Els FOG són la suma de VOC i SVOC (compostos orgànics semi-volàtils) que s’evaporen a temperatura superior a 90 °C.
Evolució gamma Concentrol
Donades aquestes casuístiques del sector, a Concentrol les línies de surfactants han evolucionat en la direcció següent:
- STB PU-12XX PF: Segona línia dissenyada lliure de ftalats però alt contingut d’aldehids, dirigida més pel mercat europeu.
Per la determinació dels VOC i FOG en materials d’interiors d’automòbils, la metodologia més utilitzada a Europa és la VDA278. El VDA (Verband der Automobilindustrie en alemany) és el sistema alemany de gestió de la qualitat (QMS) de la indústria de l’automòbil. Dins d’aquests resultats, s’han de buscar aquells components volàtils que venen produïts pel surfactant.
- STB PU-12XX PFJ: Tercera línia dissenyada, lliure de ftalats amb baix contingut d’aldehids i aromàtics, dirigida més pel mercat asiàtic, Xina i Japó sobretot.
Cal esmentar que en altres mercats com l’asiàtic s’utilitzen altres metodologies pel anàlisis dels VOC. A més, en aquest mateix mercat també es busca la mínima contribució de compostos aldehids i aromàtics. D’aquesta manera, en els últims anys s’ha investigat la manera de reduir els VOC dels surfactants de silicona amb una nova generació de productes que permeten l’obtenció de espumes de PU amb valors d’emissions relacionats amb l’estabilitzant inferiors a 20ppm (per una dosis de 1pphp).
Per tots aquests motius, actualment existeixen 3 tipus de productes dintre de la línia STB PU-12XX tot i que entre elles no hi ha diferències de performance en l’espuma de PU.
Autors: Adrià López & Josep Nadal
Responsable tècnic & Director tècnic
