Los surfactantes de silicona son copolímeros formados por una base de silicona (parte apolar) y poliéters (parte polar), generalmente cadenas de óxido de polietileno (OE) y cadenas de óxido de polipropileno (OP). Los contenidos de OE, OP y el contenido de silicona afectan significativamente a la función de los surfactantes. También el sustituyente en la posición terminal del poliéter (R) puede influir en las propiedades del surfactante. De este modo, también se puede influir en las propiedades finales de la espuma de PU jugando únicamente con el surfactante, satisfaciendo así las diferentes necesidades para las diferentes aplicaciones que podemos encontrar en el mercado, como espumas flexibles, espumas HR, espumas rígidas, entre otros.
Objetivo de estos aditivos
Los surfactantes actúan como depresores de la tensión superficial reduciendo las diferencias de presión entre las burbujas de diferentes medidas formadas y, por lo tanto, se obtiene una mejor estabilidad de las burbujas y una medida de celda mediana pequeña. De este modo, los surfactantes condicionan la formación de células finas, células gruesas, células cerradas y células abiertas, y estas estructuras celulares influyen en las propiedades finales de la espuma de PU.
Tipos de surfactantes
De este modo, se pueden distinguir dos grupos principales de surfactantes, los estabilizadores de espuma y los reguladores de celda.
Los estabilizadores de espuma son surfactantes empleados en formulaciones de PU críticas, es decir, formulaciones que a causa del tipo de naturaleza química de los componentes de los poleos y/o isocianatos o a causa de las cantidades de catalizadores o de agua, tienen muy poca estabilidad. En estos casos se requiere un surfactante con capacidad estabilizante, el cual ayude en el proceso de espumación en la expansión de los gases. Encontramos este tipo de surfactantes en formulaciones donde se utiliza únicamente TDI o mezclas de TDI / MDI, pero con alto porcentaje de TDI.
Por otro lado, encontramos los reguladores de celda. Estos surfactantes están diseñados principalmente para regular y unificar la medida y la distribución de las celdas. Estos tensioactivos están dirigidos para formulaciones de PU que por ellas mismas ya tienen una estabilidad elevada, capaces de crecer con una estructura sólida y consistente sin colapsar, sin la necesidad de la ayuda de un surfactante. Encontramos este tipo de surfactantes en formulaciones donde se utiliza únicamente MDI o mezclas de TDI / MDI, pero con alto porcentaje de MDI. Muchas veces en el mercado se solicita los abridores de celda, que son surfactantes reguladores de celda que aumentan la medida de la celda para evitar problemas de “shrinkage”.
Espuma HR PU flexible
Los surfactantes de Concentrol de la gamma STB PU-12XX están dirigidos por la espuma de PU de alta resiliencia, HR. Las formulaciones HR tienen diferentes necesidades de estabilización y eficiencia reguladora de celdas, puesto que encontramos sistemas TDI, MDI o mezclas de estos. De este modo hay que ofrecer una amplia gama de aditivos para cumplir todos los requisitos posibles. Sin embargo, estos sistemas suelen ser bastante estables y se suele buscar una apertura de espuma muy equilibrada.
Uno de los requisitos que se suele pedir es una fuerza de compresión baja. Se puede conseguir el nivel óptimo de compresión con la selección adecuada de tensioactivo.
Al mismo tiempo, a causa de los requisitos de legislación cada vez más estrictos de la industria del automóvil y el colchón se busca la mínima contribución en las emisiones de componentes volátiles.
Las emisiones se clasifican en VOC (compuestos orgánicos volátiles) y FOG (compuestos orgánicos de “fogging”). Los VOC, que incluye VVOC (compuestos orgánicos muy volátiles) y VOC, se desprenden fácilmente de la espuma de PU en un coche cerrado en verano, cuando se pueden lograr temperaturas internas entre 25 °C y 90 °C. Los FOG son la suma de VOC y SVOC (compuestos orgánicos semi-volátiles) que se evaporan a temperatura superior a 90 °C.
Evolución gama Concentrol
Dadas estas casuísticas del sector, en Concentrol las líneas de surfactantes han evolucionado en la dirección siguiente:
- STB PU-12XX PF: Segunda línea diseñada libre de ftalatos pero alto contenido de aldehídos, dirigida más hacia el mercado europeo.
Por la determinación de los VOC y FOG en materiales de interiores de automóviles, la metodología más utilizada en Europa es la VDA278. El VDA (Verband der Automobilindustrie en alemán) es el sistema alemán de gestión de la calidad (QMS) de la industria del automóvil. Dentro de estos resultados, se tienen que buscar aquellos componentes volátiles que vienen producidos por el surfactante.
- STB PU-12XX PFJ: Tercera línea diseñada, libre de ftalatos con bajo contenido de aldehídos y aromáticos, dirigida más hacia el mercado asiático, China y Japón sobre todo.
Hay que mencionar que en otros mercados como el asiático se utilizan otras metodologías para el análisis de los VOC. Además, en este mismo mercado también se busca la mínima contribución de compuestos aldehídos y aromáticos. De este modo, en los últimos años se ha investigado la manera de reducir los VOC de los surfactantes de silicona con una nueva generación de productos que permiten la obtención de espumas de PU con valores de emisiones relacionados con la estabilizando inferiores a 20ppm (por una dosis de 1pphp).
Por todos estos motivos, actualmente existen 3 tipos de productos dentro de la línea STB PU-12XX a pesar de que entre ellas no hay diferencias de performance en la espuma de PU.
Autores: Adrià López & Josep Nadal
Responsable técnico & Director técnico
