Nova gamma d'antiespumants basats en olis vegetals: biodegradables, sense emissions i molt efectius

L’escuma és una dispersió estable d’aire en un mitjà líquid estabilitzada per un tensioactiu o compost amb propietats tensioactives. En el cas dels recobriments, l’aire es
pot incorporar en el procés de barrejat durant la fase de mòlta entre el polímer plàstic i les càrregues inorgàniques i els pigments, en la fase de descàrrega, en els processos d’envasament mitjançant sistemes de bombament o bé, a causa de l’agitació o canvis de pressió en les fases finals de pintat per corró, brotxa o pistola.

El control de la formació d’escuma en el sector dels recobriments ha estat sempre un repte, ja que l’antiespumant ha de ser efectiu durant el procés de fabricació i al mateix temps ha d’oferir una excel·lent eficàcia durant la vida útil del recobriment, que en molts casos és llarga. A més, actualment les formulacions de recobriments han de complir amb estrictes regulacions ambientals que limiten per exemple la quantitat de compostos volàtils (VOC i SVOC) que poden participar en processos fotoquímics atmosfèrics i es considera que afavoreixen la formació d’ozó a nivell superficial¹.

Tradicionalment, els antiespumants utilitzats per a controlar la formació d’escuma en aquestes aplicacions es basen en olis minerals l’origen dels quals és el petroli. Aquests antiespumants són econòmics i efectius, però són virtualment tòxics (en major o menor mesura en funció del tipus i origen de l’oli mineral utilitzat) i en molts casos contenen elevades quantitats de VOC i SVOC. Recentment, la Comissió Europea i països com Alemanya han iniciat processos d’avaluació del risc associat a aquests materials² ³ , generant la necessitat de declarar la presència d’olis minerals i olis minerals aromàtics (MOSH i MOAH) en multitud de productes alimentaris. Per aquesta raó, la substitució d’aquests olis minerals per alternatives amb menor toxicitat, menors emissions, d’origen diferent al petroli i ambientalment més favorables és un requeriment cada vegada més important.

Segons dades recents proporcionades per la UE, actualment quatre de cada cinc consumidors europeus desitgen comprar productes més respectuosos amb el medi ambient. Sens dubte, els consumidors són avui més conscients que mai que la protecció del medi ambient és fonamental. Una excel·lent font d’olis hidrofòbics biodegradables la trobem en els èsters d’origen vegetal, que s’obtenen mitjançant la reacció de trans- esterificació de triglicèrids vegetals (olis vegetals) amb diferents alcohols. En aquest estudi s’han avaluat aquestes matèries primeres d’origen sostenible en la formulació d’antiespumants lliures de compostos volàtils (VOC), biodegradables i no tòxics per a recobriments i pintures amb emissions mínimes o exemptes d’emissions. Del mercat total de recobriments, més del 50% es consideren pintures arquitectòniques. Pintures per a parets, tant interiors com exteriors, sostres i façanes representen el major volum d’aquesta mena de pintures i, encara que el cost és sempre un dels factors més importants, la voluntat de la indústria d’oferir etiquetatges nets i de complir amb requeriments estrictes com el criteri Ecolabel guanyen cada vegada més importància i interès. Segons la decisió 2014/312/UE, 28 de maig de 2014⁴, qualsevol ingredient/substancia/preparació/barreja afegida intencionadament en la matèria primera ha de declarar-se. Això inclou impureses i subproductes que estan presents en concentracions superiors al 0,010% en la matèria primera.

NOVES SOLUCIONS PER Al CONTROL DE L’ESCUMA EN PINTURES

Presentem el nou antiespumant EMULTROL DFM OLV-24, el primer antiespumant d’una nova gamma de productes, dissenyat seguint els criteris de biodegradabilitat, baixa o nul·la toxicitat i baixes o nul·les emissions de components volàtils (VOC i SVOC). Està basat en èsters vegetals que s’obtenen de manera sostenible i totalment lliure d’olis minerals tradicionals. Fins i tot amb aquests canvis, la cuidada formulació i selecció de les matèries primeres, ha permès obtenir un antiespumant que ofereix un rendiment igual o en alguns casos superior al que s’obté amb antiespumants tradicionals basats en olis minerals.

Per a l’avaluació de l’eficàcia antiespumant d’aquest nou producte, s’han dissenyat assajos d’efectivitat, estabilitat i compatibilitat en els laboratoris d’aplicació de Concentrol, utilitzant en aquest cas les dispersions polimèriques més habituals en la fabricació de pintures arquitectòniques: polímer acrílic, polímer estirè-acrílic i polímer vinil-veova.

DISCUSSIÓ DELS RESULTATS

Materials

Per a avaluar l’efectivitat, es pren una mostra de 200ml de la dispersió polimèrica en un vas de precipitats, s’afegeix un 0,2% de antiespumant a assajar i s’inicia un procés d’agitació a 1300 rpm durant 5 minuts. El percentatge d’aire oclòs es calcula mitjançant el mesurament de la densitat i la relació entre aquest valor i la densitat inicial (picnòmetre 100ml).

Persistència de l’efecte antiespumant

Un altre paràmetre a tenir en consideració és l’efectivitat de l’antiespumant a llarg termini, una vegada formulat en la pintura. És molt important que l’antiespumant mostri una efectivitat elevada al llarg del temps per a garantir que la pintura presenti unes propietats òptimes durant la seva vida útil. És per això que s’han desenvolupat assajos que simulen envelliments accelerats, en aquest cas, amb un assaig a 45 °C durant una setmana, en el dosatge del 0,2% d’antiespumant en la pintura. Seguidament, es reprodueix l’assaig d’efectivitat descrit anteriorment. En la figura 1 es detallen els resultats d’efectivitat i persistència de l’efecte antiespumant del nou antiespumant EMULTROL DFM OLV-24 en cadascun dels polímers estudiats. En tots ells, s’ha fet una comparativa amb un antiespumant de referència per a pintures arquitectòniques, basat en una dispersió de components hidrofòbics en un oli mineral.

Figura 1. Resultats de l’assaig antiespumant amb EMULTROL DFM OLV-24 en assaig comparatiu amb un antiespumant base oliï mineral tradicional.

a) Polímer acrílic 1 b) Polímer acrílic 2

a )Polímer acrílic 3 b) Polímer estirè-acrílic 1

a) Polímer estirè-acrílic 2 b)Polímer vinil-veova

Podem destacar que, en tots els polímers avaluats, l’efectivitat del nou antiespumant és bona, i presenta també un resultat d’efectivitat en l’assaig d’envelliment molt correcte. En alguns casos, l’efectivitat virtualment no canvia amb el temps, amb el que es garanteix un efecte tant en el moment de la fabricació de la pintura com en la seva aplicació final.

Destacar també que els assajos mostren que en la majoria de polímers l’efectivitat del nou antiespumant EMULTROL DFM OLV-24 és superior a la que s’aconsegueix amb l’equivalent basat en olis minerals.

Compatibilitat de l’antiespumant

Finalment, s’avalua la compatibilitat dels diferents antiespumants amb les diferents dispersions polimèriques, per a comprovar que a més d’una bona efectivitat tant inicial com envellida, l’antiespumant no ocasioni problemes d’humectació tals com ulls de peix, cràters o pell de taronja que redundarien en una aplicació deficient de la pintura. Per a aquesta fi, s’ha assajat una aplicació d’una fina capa de 120 micres en suport de vidre. En la figura 2 es detallen resultats de compatibilitat del nou antiespumant EMULTROL DFM OLV-24 en 3 dels polímers estudiats.

Figura 2. Assaig d’humectació del l’antiespumant EMULTROL DFM OLV-24 en 3 polímers.

120 micres, sense antiespumant, agitat   120 micres, sense antiespumant, 24h

Els 3 polímers presenten una bona humectació en extensió sense agitar. Una vegada agitats (1300rpm, 5min), s’observa la formació d’escuma en els tres. Molt evident en el cas del polímer acrílic 3.

120 micres, 0.2% DFM OLV-24, agitat   120 micres, 0.2% DFM OLV-24, 24h

L’addició de l’antiespumant ocasiona incompatibilitat en el polímer acrílic 3 i en una bona compatibilitat en els altres 2. Aquest efecte es manté a les 24h de l’assaig.

Aquest resultat ens indica que és sempre necessari avaluar no sols l’efectivitat antiespumant, si no també la seva persistència i la seva compatibilitat, ja que en certes formulacions poden sorgir incompatibilitats. Aquest resultat és conforme i en certa manera esperat, si considerem que l’antiespumant EMULTROL DFM OLV-24 està formulat amb components molt hidrofòbics i es considera un antiespumant apolar, recomanat en dosatges inicials (“grinding”, molturat) i en pintures d’alt PVC.

En qualsevol cas, no s’ha observat cap diferència significativa en comparació amb els resultats que s’obtenen utilitzant un antiespumant basat en olis minerals habituals.

CONCLUSIONS

Es poden formular antiespumants lliures d’olis minerals, amb els avantatges que això suposa, demostrant a més una excel·lent eficàcia antiespumant, una bona persistència de l’efecte en la pintura i sense que es produeixin problemes de compatibilitat en l’aplicació final de la pintura diferents als que es produeixen amb antiespumants hidrofòbics habituals.

Aquests resultats són vàlids per a diferents polímers habituals en el sector de les pintures arquitectòniques, en concret aquelles que utilitzen dispersions acríliques, estirè-acríliques i vinil-acríliques.

És possible substituir antiespumants basats en olis minerals per noves alternatives basades en olis d’origen vegetal, amb el que s’aconsegueix fer un pas endavant molt important per a l’obtenció de pintures amb menors emissions, sense hidrocarburs, amb additius biodegradables i amb un excel·lent resultat d’aplicació.

En l‘article anterior, vam poder observar com aconseguir la certificació ecolabel en el sector pintures, en aquesta nou lliurament, s’han comparat amb els antiespumants tradicionals base oli.

A Concentrol treballem cada dia per a millorar les nostres solucions químiques, adaptant-nos a les tendències del mercat i a productes mediambientalment bons per al planeta. Amb aquestes dues premisses, innovem i millorem per a oferir el millor servei als clients.

Referències

¹ https://www.epa.gov/ground-level-ozone-pollution/ground-level-ozone-basics

² Recomanació (UE) 2017/84 de la comissió de 16 de gener de 2017 sobre la vigilància
d’hidrocarburs d’olis minerals en aliments i en materials i objectes destinats a entrar en contacte amb
aliments

³ https://www.bfr.bund.de/en/questions_and_answers_on_mineral_oil_components_in_food-132254.html

⁴ DECISIÓ DE LA COMISSIÓ de 28 de maig de 2014 per la qual s’estableixen els criteris ecològics per a la concessió de l’etiqueta ecològica de la UE a les pintures i vernissos d’interior i exterior