Una emulsión es una mezcla estable y homogénea de dos líquidos insolubles entre ellos o muy ligeramente compatibles. Generalmente, uno de ellos es agua, y el otro es un líquido insoluble en agua, como un aceite mineral o vegetal o una silicona.
Cuando estos dos líquidos incompatibles se mezclan, forman dos fases. Con una agitación vigorosa se puede conseguir mezclarlos, pero una vez la agitación se para, ambos se separan de forma rápida, recuperando las dos fases iniciales. En estas condiciones, hablaríamos de una mezcla inestable y heterogénea.
Las emulsiones de silicona son formulados químicos compuestos por una silicona,
habitualmente un aceite de silicona, agua y los sistemas emulsionantes necesarios para obtener una emulsión estable.
Desde la perspectiva química, un componente de silicona es una cadena finita de átomos de silicio y oxígeno unidos entre sí. Además de estos enlaces, la misma silicona tiene dos enlaces más a grupos orgánicos. En la mayoría de los casos, estos grupos orgánicos son grupos metílicos (CH3) que otorgan al aceite de silicona sus características semi-orgánicas.
Los aceites de silicona son sustancias inertes, estables al agua, aire, oxígeno, metales y únicamente se descomponen a elevadas temperaturas, en presencia de ácidos minerales fuertes, bases y agentes oxidantes fuertes.
En este documento vamos a explorar las características técnicas de las emulsiones de silicona, además de las distintas familias que existen. Después de este marco general vamos a poner el foco en las características de las emulsiones de silicona de Concentrol, así como los sectores y aplicaciones de estas.
Características técnicas de las emulsiones de silicona
Las emulsiones de silicona permiten un uso fácil de una silicona, permitiendo un procesado mejor y una mejor eficacia del producto final. Los parámetros más importantes en una emulsión de silicona son:
- pH
El pH es importante en las emulsiones de silicona, aunque en la mayoría de los casos, como los emulsionantes utilizados son no-iónicos, no es un parámetro crítico. Variaciones en el pH no implican una inestabilización de la emulsión, pero pueden influir en la formulación final donde esta emulsión se va a incorporar. Para evitar estos ajustes en el producto final, las emulsiones de silicona se ajustan a un pH neutro.
- Viscosidad
La viscosidad de una emulsión de silicona mide el grado de fluidez del producto. Las emulsiones de silicona de los fluidos de silicona tienen viscosidades bajas o muy bajas, inferiores a 1000cps, por lo que son productos muy fluidos. Una baja viscosidad es sinónimo de una buena emulsión, con un tamaño de partícula bajo.
- Extracto seco
El extracto seco a veces se conoce como sólidos, y es el % residual de material que no se evapora en el proceso de secado de la emulsión. El extracto seco de una emulsión de silicona está relacionado con la riqueza de silicona de la emulsión, que es el componente activo de este tipo de productos. De forma general, las emulsiones de silicona se formulan con un extracto seco de entre un 20% y un 60%.
- Filtración
Al ser productos de baja viscosidad, las emulsiones de silicona se pueden filtrar con mallas muy finas, normalmente de 250micras o 100micras. Por lo tanto, su formulación en preparados tales como adhesivos, barnices, pinturas o recubrimientos en general no altera las características de estos productos en lo relativo a una buena aplicabilidad.
- Estabilidad
Las emulsiones de silicona fabricadas correctamente son productos estables. Pueden almacenarse por tiempos largos, sin separaciones ni inestabilización del producto.
Gracias a su buena estabilidad y su reducido tamaño de partícula, algunas emulsiones de silicona aguantan ciclos de congelación y descongelación, siendo, por lo tanto, adecuadas para su uso en climas muy fríos.
- Conservantes
Se utilizan conservantes como las isotiazolinonas (BIT, MIT y/o CMIT), liberadores de formol y otros conservantes como el bronopol. Existen versiones de estas emulsiones de silicona con conservantes alimenticios, tales como los sorbatos y los benzoatos, en cuyo caso, el pH de la emulsión es ácido.
- Tamaño de partícula
Suelen tener tamaños de partícula pequeños, una cuestión que está directamente relacionada con la estabilidad de la emulsión de silicona.
- Monómero libre
Algunas emulsiones de silicona presentan una cantidad de monómeros de silicona libres. Estos compuestos son volátiles o semi-volátiles, y se analizan mediante cromatografía de gases.
- Humectación
La humectación es la capacidad de cubrir una superficie de forma homogénea, sin defectos y de forma completa. Las siliconas generalmente ocasionan problemas de humectación, de manera que su uso en recubrimientos a veces puede generar rechazo.
- Toxicidad
En cuanto al etiquetado de las emulsiones de silicona, el aceite de silicona no es un producto tóxico ni peligroso, y su vertido en aguas residuales no plantea mayor problema, ya que la silicona sedimenta junto con los fangos de depuración, convirtiéndose en un residuo no clasificado.
Familias de emulsiones
Las emulsiones de silicona se dividen en dos grupos dependiendo del tamaño de partícula: macroemulsiones de silicona o microemulsiones de silicona.
Las macroemulsiones de silicona, también conocidas como emulsiones de silicona de tipo ES, tienen las siguientes características:
- Aspecto blanquecino y estables al almacenamiento, con conservantes que garantizan estabilidades microbiológicas superiores a los 6 meses y con diferente % de contenido de silicona.
- Tamaño de partícula medio típico de 0,1 a 1 micra.
- Pueden contener hasta un 60% de silicona.
- Se pueden formular usando aceite de silicona de diferentes viscosidades, siendo los de 350 cps y 1000 cps los más comunes, con extracto seco del 35%, aunque la emulsión con extracto seco de 65% es también muy habitual.
- Una vez aplicado, cuando el agua se ha evaporado, la silicona permanece en la superficie externa, donde ofrece beneficios como la reducción del coeficiente de fricción dinámico, proporcionando un efecto lubricante.
Las microemulsiones de silicona, también conocidas como emulsiones de silicona de tipo EMPOL, tienen las siguientes características:
- Aspecto translúcido y muy estable en condiciones extremas, con conservantes que garantizan estabilidades microbiológicas superiores a los 6 meses.
- Diámetro de partícula medio muy pequeño, de 0,5 a 0,2 micras.
- El aceite de silicona generalmente tiene una viscosidad muy alta (>100000cps), con un extracto seco del 40%.
Las emulsiones de silicona de Concentrol
Las emulsiones de silicona se utilizan normalmente como componentes en otras formulaciones químicas, donde otorgan algunas características que son propias de los aceites de silicona. Las ventajas de las emulsiones de silicona de Concentrol son:
- Buena estabilidad térmica y de dilución.
- Compatible con jabones o tensioactivos aniónicos y no iónicos. Aplicación fácil, no amarillea después del tiempo.
- Buenas características de humectación superficial.
- Alto brillo e intensidad de color.
- Buenas características de deslizamiento y mejora la resistencia a la abrasión.
- Proporciona un acabado natural a la fibra textil.
- Se puede usar como lubricante en máquinas de coser para reducir la temperatura de la aguja, mejorando así la resistencia al desgaste y minimizando las roturas del hilo.
Sectores y aplicaciones de las referencias de Concentrol
Las soluciones de Concentrol se pueden usar en diferentes sectores profesionales, como son:
- Textil y piel
- Fabricantes de Adhesivos
- Fabricantes de papel
- Tintas
- Adhesivos sensibles a la presión
- Pinturas
Desde estos sectores profesionales, se usan las emulsiones de silicona para diferentes aplicaciones, como por ejemplo:
- Aditivos abrillantadores
Una de las características típicas de los aceites de silicona es su capacidad abrillantadora. Los aceites de silicona reflejan la luz de forma muy efectiva, redundado en un elevado brillo, que, si se utiliza sobre una superficie lisa, permite incrementar su brillo. A diferencia de un aceite de silicona, una emulsión se incorpora fácilmente, y aun en dosificación muy baja (<1%), ofrece un incremento en el brillo destacable.
Esta característica se utiliza en formulaciones tales como abrillantadores de metales, donde productos como EMULTROL ES-115-60 y EMULTROL ES-115-35 encuentran aplicación.
- Aditivos antiadherentes y lubricantes
Otra de las características propias de los aceites de silicona es su capacidad antiadherente. Pueden usarse como agentes desmoldeantes de algunos plásticos y polímeros como caucho, suelas de zapatos de poliuretano o neumáticos, siempre comprobando antes si se puede producir alguna interacción negativa con estos materiales.
Los aceites de silicona también se emplean como agentes lubricantes, ya que permiten disminuir el coeficiente de fricción entre materiales sometidos a un contacto prolongado e intenso, y, por lo tanto, disminuye la generación de calor y el incremento en la temperatura. Un uso muy habitual es como agentes lubricantes y antiadherentes en cintas transportadoras, utilizados en una dosificación muy baja para no dejar residuo excesivo de silicona en la cinta.
- Aditivos hidrofóbicos
Las siliconas son insolubles en agua y, como resultado, incorporar una cantidad de silicona en un producto es una manera de incrementar su hidrofobia. Al usar una emulsión de silicona como agente hidrofóbico deberemos tener en cuenta dos características: la hidrofobia proporcionada por el aceite de silicona, y la hidrofilia de los emulsionantes, y esto implica que este tipo de emulsiones de silicona tengan un carácter hidrofóbico temporal.
- Aditivos en formulaciones textiles y en el tratamiento de la piel
Se utilizan las emulsiones de silicona para conseguir características tales como la resistencia al desgaste, capacidad hidrofóbica, incremento del brillo y suavidad al tacto. Estos productos otorgan un acabado elastomérico a la fibra textil, con un tacto natural y suave. En tejidos que se curan en un horno, su uso incrementa la resistencia de la fibra a la elongación. Se utilizan también en elevada dilución para facilitar el planchado gracias a su efecto suavizante y lubricante, al disminuir la fricción. En el tratamiento de la piel, gracias a su elevada estabilidad térmica, se utilizan para mejorar la resistencia a la abrasión e incrementar el brillo en formulaciones acuosas de acabado final. En productos para el tratamiento de las pieles, se utilizan también para incrementar el deslizamiento y dar un acabado graso a la piel sin que deje residuo o manche.
Las gamas de Concentrol que se utilizan en este ámbito son EMULTROL ES y EMULTROL PS.
- Aditivos en formulaciones de adhesivos, especialmente adhesivos sensibles a la presión
Los adhesivos que se aplican sobre papel, para la fabricación de papel autoadhesivo, pueden contener emulsiones de silicona. El pequeño tamaño de partícula de las emulsiones permite mantener una buena humectación al adhesivo líquido cuando se aplica sobre el papel. Debemos tener en cuenta que este proceso a escala industrial es muy crítico: se aplica una cantidad de adhesivo muy pequeña, con un grosor muy bajo y a una velocidad muy elevado, por lo que una buena humectación es requisito para mantener una elevada eficacia de proceso.
Las referencias de emulsiones que se utilizan para este fin son EMULTROL PS y EMUTROL ES.
Concentrol es una empresa que innova con la química para aportar valor y garantizar el bienestar presente y futuro de la sociedad. Los profesionales que trabajan se esfuerzan día a día para mejorar sus productos y desarrollar otros nuevos dependiendo de las necesidades reales del sector profesional.
