Del 27 al 29 de junio Concentrol asistió al PSE Europe (Exhibición Internacional de Soluciones de Poliuretano) donde participó con una presentación sobre “Nuevos surfactantes de silicona para espumas HR con bajas emisiones” a cargo del Dr. Josep Nadal y el Sr. Adrià López del departamento técnico.
La presentación estaba dividida en tres secciones: una introducción general sobre las espumas de poliuretano flexible, una parte experimental con los correspondientes resultados y las conclusiones finales. El objetivo del estudio era encontrar surfactantes eficaces que a su vez presentaran el mínimo de emisiones volátiles y que consiguieran unos buenos resultados tanto en estabilidad como de regulación celular.
INTRODUCCIÓN
Al inicio de la conferencia el Dr. Nadal hizo una introducción sobre las espumas flexibles de poliuretano y su evolución a lo largo de la historia, que encuentran su origen en los años 50 y que sufrieron un cambio importante en la década de los 80, momento en el que se puso de manifiesto la necesidad de conseguir una reducción de las emisiones volátiles. En los años 90 se empezaron a comercializar surfactantes con formulaciones de tipo MDI. El cambio más reciente se sitúa en los años 2000 cuando se pudo analizar de forma muy precisa el valor de las emisiones volátiles gracias a la introducción de métodos de análisis basados en la desorción térmica.
También se presentaron los experimentos llevados a cabo en los laboratorios de Concentrol divididos en dos partes; la primera era la síntesis y caracterización de 24 nuevos surfactantes diseñados específicamente para emitir bajas emisiones. En este apartado se presentaron los resultados de las emisiones volátiles máximas por cada uno de los surfactantes a partir de los análisis de cromatografía de gases (GC)*. En la segunda parte se hizo referencia a la preparación de espumas de tipo TDI y MDI empleando los surfactantes previamente sintetizados. Sobre estas espumas se han realizado análisis físicos y se han relacionado los resultados con las emisiones teóricas calculadas por cada uno de los surfactantes.
Los 24 nuevos surfactantes se han sintetizado a partir de la combinación de 6 poliéteres y 4 polisiloxanos. Entre las analíticas que se han hecho se incluye el análisis del punto de turbidez que permite clasificar los surfactantes en función de su polaridad, el análisis del peso molecular (mediante cromatografía GPC) y el análisis de los componentes volátiles mediante cromatografía de gases (GC-FID).
Estos nuevos surfactantes se han probado en dos formulaciones diferentes, representativas de las actualmente utilizadas en la fabricación de espumas de poliuretano para asientos de coche. Una formulación de tipo TDI y una formulación de tipo MDI.
FORMULACIÓN TDI
Se elaboraron las espumas con crecimiento libre con cada uno de los 24 nuevos surfactantes, con la dosificación del 1% (partes por 100 partes de poliol, pphp). Una menor densidad de la espuma, un buen aspecto general y una buena regulación celular han sido los parámetros cualitativos utilizados para discriminar 12 de los 24 surfactantes como los más adecuados.
Seguidamente, estos 12 surfactantes fueron testados al 0’5% pphp, y de los 12 surfactantes, 6 de ellos dieron aún mejores resultados. Se pudo comprobar que la densidad con crecimiento libre había bajado significativamente, disminuyendo de los 51 Kg / m3 (espuma sin surfactante) y de los 33 Kg / m3 (espuma con el surfactante patrón CONCENTROL STB PU-1259 PF), a los 31 kg / m3 de media y mostrando una mejor estabilidad y aspecto general de la espuma. De entre los 6 surfactantes, destacaban con los mejores resultados los surfactantes MX-11, MX-12 y MX-13.
FORMULACIÓN MDI
Hecha la primera selección en las espumas de tipo TDI, en este caso, sólo se testaron los 12 mejores surfactantes. La primera dosificación ensayada ha sido del 0’5% pphp. Coincidiendo con los resultados anteriores, 6 surfactantes han sido los que han originado las mejores espumas en términos de menores densidades, buena apariencia y buena regulación celular en general.
En cuanto a densidad en crecimiento libre, consiguen valores en el rango 44-47 Kg / m3, mientras que el valor de densidad sin surfactante está en 50 Kg / m3 y el valor de densidad con el surfactante patrón CONCENTROL STB PU-1 259 PF es de 48 kg / m3.
A continuación se prepararon espumas en molde, de densidad 67 Kg / m3, para medir los valores de Fuerza de Rotura (FTC). Un valor de FTC bajo se asocia a una espuma de estructura celular abierta y un valor FTC alto, a una espuma de celda más cerrada. En espumas de tipo flexible, las espumas con estructuras celulares abiertas son deseables, por lo que habitualmente un valor de FTC bajo y poco dependiente de la concentración de surfactante es el más idóneo. Todos 6 surfactantes muestran valores de FTC bajos, ligeramente inferiores a los obtenidos empleando el surfactante patrón CONCENTROL STB PU-1259 PF, y por tanto, una estructura celular abierta.
EMISIONES DE COMPONENTES VOLÁTILES
Empleando la técnica de la cromatografía de gases, escogiendo los patrones adecuados, se pueden cuantificar los componentes volátiles presentes en cada uno de los surfactantes. Esta técnica es una herramienta útil, precisa y rápida para el cálculo máximo de emisiones volátiles de cualquier surfactante de silicona, y es un complemento idóneo en el uso de los métodos de desorción térmica directa habituales como el VDA-278.
A través de los experimentos se pudo comprobar que los nuevos surfactantes MX-01, MX-02 y MX-03 emiten menos componentes volátiles que el surfactante estándar (CONCENTROL STB PU-1259-PF). Este surfactante estándar ha sido evaluado previamente y se puede considerar que ya es muy bajo en emisiones, de manera que al menos 3 de los nuevos surfactantes ofrecen aún mejores resultados en términos de emisiones volátiles.
CONCLUSIONES
La elección de una correcta composición química y un adecuado peso molecular del surfactante es la clave a la hora de reducir las emisiones de componentes volátiles (VDA-278) de manera que se pueden conseguir espumas casi libres de emisiones causadas o relacionadas con el surfactante.
Si usted está interesado en obtener más información sobre la cromatografía del gas del estudio de los surfactantes, por favor, contacte con Concentrol o a través del correo electrónico: ydezabala[a]concentrol.com
