Introducción
En la pasada feria PU China Shanghai, en la que Concentrol expuso sus últimas novedades, nuestro Dr. Adrià López, doctor especializado en surfactantes de silicona, presentó a todos los asistentes cómo conseguir bajas emisiones y baja olor en la producción de surfactantes de silicona para espumas moldeadas HR.
En primer lugar, expuso que hemos de estar seguros de,
¿Qué entendemos por emisiones y cuáles podríamos considerar como tal?
- Sustancias químicas que libera una espuma de PU en determinadas condiciones
- En la mayoría de casos, la temperatura es lo más importante. El salpicadero de un vehículo parado, por ejemplo, puede alcanzar hasta 120 ºC.
- Algunas sustancias químicas son muy volátiles. Se liberan a bajas temperatura, como algunos aldehídos y aromáticos.
- Otros tienen límites máximos que hay que tener en cuenta, según la normativa mundial sobre sustancias químicas peligrosas (en 2018, la ECHA identificó los siloxanos cíclicos D4, D5 y D6 como SVHC; su límite máximo para estas sustancias en tensioactivos de siliconas es ahora < 0.1% en peso, para cada tipo).
¿Puede establecerse el origen de las emisiones?
En el siguiente gráfico se representan las principales materias primas utilizadas en la fabricación de espuma flexible de poliuretano, entre las cuales algunas podrían contribuir a generar emisiones durante el proceso de fabricación:
¿Qué metodología se utiliza para analizar las emisiones?
Se pueden utilizar diferentes métodos para analizar la clasificación de las emisiones:
- Métodos de termo-desorción (VDA 278). Sólo para determinar emisiones de COVT.
- Análisis del “Head-space”. Cómo se emiten los COVT de una muestra de espuma de PU en un recipiente cerrado.
- Bolsas de muestreo. Permiten determinar emisiones de COVT y también de aromáticos/aldehídos.
- Métodos de prueba de cámara. Diferenciamos entre pruebas realizadas en microcámaras (44/144mL) y pruebas de cámara pequeña (1m³), recogidas en la ISO 12219-4.
Por otro lado, analíticas como el VDA270 permite el análisis del olor.
Los grados de medida de los métodos señalados anteriormente se clasifican en:
- No perceptible
- Perceptible pero no molesto
- Claramente perceptible, pero no molesto
- Perturbador
- Muy molesto
- Inaceptable
- Se considera otro método de prueba específico para el análisis de olores como es la prueba de olfato humano vs nariz electrónica. Está especialmente enfocado a detectar olores (Test VDA 270).
El origen de las emisiones puede establecerse desde distintos aspectos:
- En las materias primas y en las sustancias no añadidas intencionadamente (NIAS). Hay que tener en cuenta que en este caso el cambio de componentes no significa reducción de olores.
- En el proceso de fabricación. Subproductos de la reacción química. Podemos utilizar inhibidores para minimizar las reacciones secundarias.
- Procedentes de los productos de degradación debidos al envejecimiento de la espuma. Resulta en la mejora de estabilidad de envejecimiento de las materias primas.
Compuestos aromáticos volátiles
- Pueden proceder de disolventes aromáticos utilizados en la síntesis.
- Aunque existen procesos industriales para eliminar los disolventes, pueden persistir algunos restos.
- No es de esperar que haya aromáticos en las materias primas de siloxano o poliéter, teniendo en cuenta sus rutas de síntesis.
- La síntesis de tensioactivos de silicona sin disolventes aromáticos es la garantía que tenemos para evitar compuestos aromáticos volátiles en el tensioactivo.
Concentrol no utiliza disolventes aromáticos en su cadena de producción.
Compuestos volátiles de carbonilo (Aldehídos)
- Los compuestos carbonílicos volátiles pueden originarse a partir de la degradación de algunas sustancias químicas.
- Los poliéteres son la principal fuente de compuestos carbonílicos, debido a su ruta de degradación vía oxidiatob de los enlaces C-O-C.
- Los polisiloxanos, aunque relacionados con los siloxanos de bajo MW, no se consideran una fuente de compuestos carbonílicos basándose en su estructura química.
- Un alto contenido de siloxano en un tensioactivo y un contenido bajo de poliéter contribuye a la reducción de emisiones de carbonilo.
Metodología
Análisis de surfactantes de silicona
Los principales aspectos que hemos de considerar en la fabricación de un tensioactivo de silicona son:
- Análisis de las emisiones de los surfactantes
- Componentes orgánicos volátiles
- Aldehídos y aromáticos
- Olores
- Rendimiento del poliuretano en la nueva generación de tensioactivos de silicona
ANÁLISIS DE LAS EMISIONES DE LOS SURFACTANTES
Algunos ejemplos de la metodología de análisis son los siguientes:
En la muestra de análisis anterior destacamos los siguientes aspectos:
- Se han evaluado dos diluyentes diferenciados
- Aunque ayudan a reducir los aldehídos y las emisiones aromáticas, los inhibidores no afectan a la contribución de olores.
- El rendimiento del diluyente A es algo superior al del diluyente B.
ANÁLISIS DEL RENDIMIENTO DE POLIURETANO
RESUMEN Y PRINCIPALES CONSIDERACIONES
- El diluyente afecta directamente a las emisiones de aldehídos/aromáticos y olores
- Los inhibidores pueden ayudar a reducir las emisiones de aldehídos y aromáticos, pero no eliminarlas por completo
- Nuevas y alternativas vías de detección van apareciendo para reducir las emisiones y olores en la fabricación de PU
- Los COVT están más relacionados directamente con el diseño del tensioactivo de silicona
- Es posible reducir las emisiones sin afectar al rendimiento de PU
AUTOR: Dr. Adrià López, especialista en Surfactantes de Silicona – Área R+D+I, Concentrol
