Del 27 al 29 de juny Concentrol va assistir al PSE Europe (Exhibició Internacional de Solucions de Poliuretà) on va presentar un seminari amb el títol “Nous surfactants de silicona per escumes HR amb baixes emissions” a càrrec del Dr. Josep Nadal i el Sr. Adrià López del departament tècnic.
La presentació estava dividida en tres seccions: una introducció general sobre les escumes de poliuretà flexible, una part experimental amb els corresponents resultats i les conclusions finals. L’objectiu dels experiments era trobar surfactants eficaços que alhora presentessin el mínim d’emissions volàtils i que aconseguissin uns bons resultats tant a nivell d’estabilitat com de regulació cel·lular.
INTRODUCCIÓ
A l’inici de la conferència el Dr. Nadal va fer una introducció sobre les escumes flexibles de poliuretà i la seva evolució al llarg de la història, trobant l’origen als anys 50 i un canvi important a la dècada dels 80 on ja es va començar a posar de manifest la necessitat d’aconseguir una reducció de les emissions volàtils. Als anys 90 es van començar a comercialitzar surfactants per formulacions de tipus MDI. El canvi més recent se situa als anys 2000 quan es va poder analitzar de forma molt precisa el valor de les emissions volàtils a la introducció de mètodes d’anàlisi basats en la desorció tèrmica.
També es van presentar els experiments fets als laboratoris de Concentrol dividits en dues parts; la primera era la síntesi i caracterització de 24 surfactants dissenyats específicament per emetre baixes emissions. En aquest apartat s’han presentat els resultats de les emissions volàtils màximes per cadascun dels surfactants a partir dels anàlisis per cromatografia de gasos (GC).
En la segona part es feia referència a la preparació d’escumes de tipus TDI i MDI emprant els surfactants prèviament sintetitzats. Sobre aquestes escumes s’han fet anàlisis físics i s’han relacionat aquests resultats amb les emissions teòriques calculades per cadascun dels surfactants.
Els 24 nous surfactants s’han sintetitzat a partir de la combinació de 6 polièters i 4 polisiloxans. Entre les analítiques que s’han fet s’inclou l’anàlisi del punt de terbolesa que permet classificar els surfactants en funció de la seva polaritat, l’anàlisi del pes molecular (mitjançant cromatografia GPC) i l’anàlisi dels components volàtils mitjançant cromatografia de gasos (GC-FID).
Aquests nous surfactants s’han provat en dues formulacions diferents, representatives de les actualment utilitzades en la fabricació d’escumes de poliuretà per seients de cotxe. Una formulació de tipus TDI i una formulació de tipus MDI. Formulació TDI Es van elaborar les escumes amb creixement lliure amb cadascun dels 24 nous surfactants, amb la dosificació del 1% (parts per 100 parts de poliol, pphp). Una menor densitat de l’escuma, un bon aspecte general i una bona regulació cel·lular han estat els paràmetres qualitatius utilitzats per discriminar 12 dels 24 surfactants com els més adients. Seguidament, aquests 12 surfactants van ser testats al 0’5% pphp, i dels 12 surfactants, 6 d’ells van donar encara millors resultats. Es va poder comprovar que la densitat amb creixement lliure havia baixat significativament, disminuint dels 51 Kg/m3 (escuma sense surfactant) i dels 33 Kg/m3 (escuma amb el surfactant patró CONCENTROL STB PU-1259 PF), als 31 kg/m3 de mitjana i mostrant una millor estabilitat i aspecte general de l’escuma. D’entre els 6 surfactants, destacaven amb els millors resultats els surfactants MX-11, MX-12 i MX-13.
FORMULACIÓ MDI
Feta la primera selecció en les escumes de tipus TDI, en aquest cas, només es van testar els 12 millors surfactants. La primera dosificació assajada ha estat del 0’5% pphp. Coincidint amb els resultats anteriors, 6 surfactants han estat els que han originat les millors escumes en termes de menors densitats, bona aparença i bona regulació cel·lular en general.
Pel que fa a densitat en creixement lliure, aconsegueixen valors en el rang 44-47 Kg/m3, mentre que el valor de densitat sense surfactant està en 50 Kg/m3 i el valor de densitat amb el surfactant patró CONCENTROL STB PU-1259 PF és de 48 Kg/m3.
Tot seguit es van preparar escumes en motlle, de densitat 67 Kg/m3, per mesurar els valors de Força de Trencament (FTC). Un valor de FTC baix s’associa a una escuma d’estructura cel·lular oberta i un valor FTC alt, a una escuma de cel·la més tancada. En escumes de tipus flexible, les escumes amb estructures cel·lulars obertes són desitjables, de manera que habitualment un valor de FTC baix i poc depenent de la concentració de surfactant és el més idoni. Tots 6 surfactants mostren valors de FTC baixos, lleugerament inferiors als obtinguts emprant el surfactant patró CONCENTROL STB PU-1259 PF, i per tant, una estructura cel·lular oberta.
EMISSIONS DE COMPONENTS VOLÀTILS
Emprant la tècnica de la cromatografia de gasos, escollint els patrons adequats, es poden quantificar els components volàtils presents en cadascun dels surfactants. Aquesta tècnica esdevé una eina útil, precisa i ràpida pel càlcul màxim d’emissions volàtils de qualsevol surfactant de silicona, i és un complement idoni en l’ús dels mètodes de desorció tèrmica directa habituals com el VDA-278. A través dels experiments es va poder comprovar que els nous surfactants MX-01, MX-02 i MX-03 emeten menys components volàtils que el surfactant estàndard (CONCENTROL STB PU-1259-PF). Aquest surfactant estàndard ha estat avaluat prèviament i es pot considerar que ja és molt baix en emissions, de manera que almenys 3 dels nous surfactants ofereixen encara millors resultats en termes d’emissions volàtils.
CONCLUSIONS
L’elecció d’una correcta composició química i un adequat pes molecular del surfactant és la clau a l’hora de reduir les emissions de components volàtils (VDA-278) de manera que es poden aconseguir escumes gairebé lliures d’emissions causades o relacionades amb el surfactant.
