Una emulsió és una barreja estable i homogènia de dos líquids insolubles entre ells o molt lleugerament compatibles. Generalment, un dels líquids és aigua, mentre que l’altre és un líquid insoluble en aigua com un oli mineral o vegetal, o bé una silicona.
Quan aquests dos líquids incompatibles es barregen, es formen dues fases. Amb una agitació vigorosa, és possible barrejar-los, però en aturar l’agitació, ambdues fases es separen ràpidament, recuperant les dues fases inicials. En aquestes condicions, parlem d’una barreja inestable i heterogènia.
Les emulsions de silicona són formulats químics compostos per una silicona,
habitualment un oli de silicona, aigua i els sistemes emulsionants necessaris per obtenir una emulsió estable.
Des d’una perspectiva química, la silicona és una cadena finita d’àtoms de silici i oxigen units entre si. A més d’aquests enllaços, la silicona té dos enllaços addicionals amb grups orgànics. En la majoria dels casos, aquests grups orgànics són grups metílics (CH3), que confereixen a l’oli de silicona les seves característiques semiorgàniques.
Els olis de silicona són substàncies inertes i estables a l’aigua, a l’aire, a l’oxigen i als metalls. Només es descomponen a temperatures elevades, en presència d’àcids minerals forts, bases i agents oxidants forts.
En aquest document, explorarem les característiques tècniques de les emulsions de silicona, així com les diferents famílies disponibles. Després d’aquesta introducció general, ens centrarem en les característiques específiques de les emulsions de silicona de Concentrol, així com en els sectors i les aplicacions en què són utilitzades.
Característiques tècniques de les emulsions de silicona
Les emulsions de silicona ofereixen facilitat d’ús de la silicona, millorant el processament i l’eficàcia del producte final. Els paràmetres més importants en les emulsions de silicona són els següents:
- pH
El pH és un factor rellevant en les emulsions de silicona, tot i que en la majoria dels casos, ja que els emulsionants utilitzats són no-iònics, no és un paràmetre crític. Les variacions en el pH no provoquen una desestabilització de l’emulsió, però poden influir en la formulació final on aquesta emulsió s’incorporarà. Per evitar ajustos en el producte final, les emulsions de silicona solen ajustar-se a un pH neutre.
- Viscositat
La viscositat d’una emulsió de silicona mesura el grau de fluïdesa del producte. Les emulsions de silicona amb fluids de silicona tenen viscositats baixes o molt baixes, inferiors a 1000 cps, i són productes molt fluids. Una baixa viscositat és indicativa d’una bona emulsió amb partícules de mida reduïda.
- Extracte sec
L’extracte sec, també conegut com a sòlids, és el percentatge residual de material que no s’evapora durant el procés d’assecament de l’emulsió. L’extracte sec d’una emulsió de silicona està relacionat amb la concentració de silicona de l’emulsió, que és el component actiu d’aquest tipus de productes. Generalment, les emulsions de silicona es formulen amb un extracte sec d’entre el 20% i el 60%.
- Filtració
Degut a la seva baixa viscositat, les emulsions de silicona es poden filtrar mitjançant malles fines, normalment de 250 micres o 100 micres. Això significa que la seva formulació en preparats com adhesius, vernissos, pintures o revestiments en general no altera les característiques d’aplicabilitat d’aquests productes.
- Estabilitat
Les emulsions de silicona ben fabricades són productes estables i es poden emmagatzemar durant llargs períodes de temps sense que es produeixin separacions o desestabilitzacions.
Gràcies a la seva bona estabilitat i la seva petita mida de partícula, algunes emulsions de silicona són capaces de resistir cicles de congelació i descongelació, fet que les fa adequades per a l’ús en climes molt freds.
- Conservants
S’utilitzen conservants com les isotiazolinones (BIT, MIT i/o CMIT), alliberadors de formol i altres conservants com el bronopol. Hi ha versions d’aquestes emulsions de silicona amb conservants alimentaris, com els sorbats i els benzoats, i en aquests casos, el pH de l’emulsió és àcid.
- Grandària de partícula
Les emulsions de silicona solen tenir una mida de partícula reduïda, un factor directament relacionat amb la seva estabilitat.
- Monòmer lliure
Algunes emulsions de silicona poden contenir una quantitat de monòmers de silicona lliures. Aquests compostos són volàtils o semi-volàtils, i s’analitzen mitjançant cromatografia de gasos.
- Humectació
Les silicones sovint presenten problemes d’humectació, és a dir, tenen dificultats per cobrir una superfície de manera homogènia i completa, sense defectes. Això pot provocar problemes en l’ús de silicones en revestiments, ja que a vegades són rebutjades.
- Toxicitat
Pel que fa a l’etiquetatge de les emulsions de silicona, l’oli de silicona no és un producte tòxic ni perillós, i el seu abocament en aigües residuals no presenta més problemes, ja que la silicona sedimenta juntament amb els fangs de depuració, convertint-se en un residu no classificat.
Famílies d’emulsions
Les emulsions de silicona es divideixen en dos grups segons la mida de partícula: macroemulsions de silicona i microemulsions de silicona.
Les macroemulsions de silicona, també conegudes com a emulsions de silicona de tipus ES, presenten les següents característiques:
- Aspecte blanquinós i estabilitat en emmagatzematge, amb conservants que garanteixen una estabilitat microbiològica superior a 6 mesos i diferents continguts de silicona.
- Mida de partícula mitjana típica de 0,1 a 1 micra.
- Poden contenir fins a un 60% de silicona.
- Es poden formular amb olis de silicona de diferents viscositats, essent els de 350 cps i 1000 cps els més comuns, amb un extracte sec del 35%. No obstant això, també és habitual trobar emulsions amb extracte sec del 65%.
- Un cop aplicades, després que l’aigua s’hagi evaporat, la silicona roman a la superfície externa, oferint beneficis com la reducció del coeficient de fricció dinàmic i proporcionant un efecte lubrificant.
Les microemulsions de silicona, també conegudes com a emulsions de silicona de tipus EMPOL, presenten les següents característiques:
- Aspecte translúcid i gran estabilitat en condicions extremes, amb conservants que garanteixen una estabilitat microbiològica superior a 6 mesos.
- Diàmetre de partícula mitjà molt petit, de 0,5 a 0,2 micres.
- Els olis de silicona solen tenir una viscositat molt alta (>100000 cps) i un extracte sec del 40%.
Les emulsions de silicona de Concentrol
Les emulsions de silicona de Concentrol s’utilitzen principalment com a components en altres formulacions químiques, aportant característiques pròpies dels olis de silicona. Els avantatges de les emulsions de silicona de Concentrol són:
- Bona estabilitat tèrmica i de dilució.
- Compatible amb sabons o tensioactius aniònics i no iònics. Fàcil aplicació sense groguejar amb el temps.
- Bones característiques d’humectació superficial.
- Alt brillantor i intensitat de color.
- Bones característiques de lliscament i millora la resistència a lʻabrasió.
- Proporciona un acabat natural a la fibra tèxtil.
- S’utilitzen com a lubricants en màquines de cosir per reduir la temperatura de l’agulla i millorar la resistència al desgast i la ruptura del fil.
Sectors i aplicacions de les referències de Concentro
Les emulsions de silicona de Concentrol troben aplicació en diversos sectors professionals, incloent:
- Tèxtil i pell
- Fabricants d’adhesius
- Fabricants de paper
- Tintes
- Adhesius sensibles a la pressió
- Pintures
Des dels sectors professionals es fan servir les emulsions de silicona per a diverses aplicacions, com ara:
- Additius abrillantadors
Una de les característiques típiques dels olis de silicona és la seva capacitat d’abrillantar. Els olis de silicona reflecteixen la llum de manera efectiva, proporcionant un alt nivell de brillantor, que, si s’utilitza sobre una superfície llisa, permet incrementar-ne la brillantor. A diferència dels olis de silicona, les emulsions es poden incorporar fàcilment, fins i tot en dosificacions molt baixes (<1%), oferint un increment notable en la brillantor.
Aquesta característica s’utilitza en formulacions com ara abrillantadors de metalls, on productes com EMULTROL ES-115-60 i EMULTROL ES-115-35 troben aplicació.
- Additius antiadherents i lubricants
Una altra característica dels olis de silicona és la seva capacitat antiadherent. Poden utilitzar-se com a agents desemmotllants en alguns plàstics i polímers, com ara cautxú, soles de sabates de poliuretà o pneumàtics, sempre prenent precaucions per evitar possibles interaccions negatives amb aquests materials.
Els olis de silicona també s’utilitzen com a agents lubricants, ja que permeten reduir el coeficient de fricció entre materials que estan sotmesos a un contacte prolongat i intens, disminuint la generació de calor i l’augment de la temperatura. Un ús molt habitual és com a agents lubricants i antiadherents en cintes transportadores, utilitzats en dosificacions molt baixes per evitar deixar un residu excessiu de silicona a la cinta.
- Additius hidrofòbics
Les silicones són insolubles en aigua i afegir-les a una formulació permet augmentar la seva propietat hidrofòbica. En emprar una emulsió de silicona com a agent hidrofòbic, cal tenir en compte les característiques d’hidrofòbia proporcionades per l’oli de silicona i la hidrofília dels emulsionants. Això implica que aquest tipus d’emulsions de silicona tenen un caràcter hidrofòbic temporal.
- Additius en formulacions tèxtils i en el tractament de la pell
Les emulsions de silicona són utilitzades per aconseguir diverses característiques en formulacions tèxtils i en el tractament de la pell. Aquests productes proporcionen resistència al desgast, capacitat hidrofòbica, augment de la brillantor i suavitat al tacte. Donen un acabat elastomèric a la fibra tèxtil, amb un tacte natural i suau. En els teixits que es curen en un forn, l’ús de les emulsions de silicona incrementa la resistència de les fibres a l’elongació. A més, s’utilitzen en dilucions elevades per facilitar el planxat gràcies al seu efecte suavitzant i lubricant, reduint la fricció. En el tractament de la pell, gràcies a la seva elevada estabilitat tèrmica, les emulsions de silicona s’utilitzen per millorar la resistència a l’abrasió i augmentar la brillantor en formulacions aquoses d’acabat final. També són utilitzades en productes per al tractament de la pell per augmentar el lliscament i proporcionar un acabat gras sense deixar residus o taques.
Les gammes de Concentrol que s’utilitzen en aquest àmbit són EMULTROL ES i EMULTROL PS.
- Additius en formulacions d’adhesius, especialment adhesius sensibles a la pressió
Els adhesius que s’apliquen sobre paper per a la fabricació de paper autoadhesiu poden contenir emulsions de silicona. La mida petita de partícula de les emulsions permet mantenir una bona humectació a l’adhesiu líquid quan s’aplica sobre el paper. És important tenir en compte que aquest procés a escala industrial és crític, ja que s’aplica una quantitat d’adhesiu molt petita, amb un gruix molt baix i a una velocitat elevada. Per tant, una bona humectació és requisit per mantenir una eficàcia de procés elevada.
Les referències d’emulsions utilitzades per a aquesta finalitat són EMULTROL PS i EMUTROL ES.
Concentrol és una empresa dedicada a la innovació en química per aportar valor i garantir el benestar present i futur de la societat. Els professionals que treballen en l’empresa es dediquen a millorar constantment els seus productes i a desenvolupar-ne de nous en funció de les necessitats reals del sector professional.
