Stabilisateurs de silicone pour les mousses moulées HR. Faible odeur et faibles émissions

Introduction

Lors du dernier salon PU China Shanghai, au cours duquel Concentrol a exposé ses dernières innovations, notre Dr Adrià López, médecin spécialisé dans les tensioactifs à base de silicone, a présenté à tous les participants comment obtenir des émissions significativement faibles et une faible odeur dans la production de tensioactifs à base de silicone pour les mousses moulées HR.

Tout d’abord, il a déclaré que nous devons être sûrs de,

Qu’entendons-nous par émissions et lesquelles pourrions-nous considérer comme telles ?

• Produits chimiques libérés par une mousse PU dans certaines conditions
• Dans la plupart des cas, la température est la chose la plus importante. Les éclaboussures d’un véhicule à l’arrêt, par exemple, peuvent atteindre jusqu’à 120 ºC.
• Certains produits chimiques sont très volatils. Ils sont libérés à basse température, comme certains aldéhydes et aromatiques.
• D’autres ont des limites maximales à prendre en compte, selon la réglementation mondiale sur les produits chimiques dangereux (en 2018, l’ECHA a identifié les siloxanes cycliques D4, D5 et D6 comme SVHC ; leur limite maximale pour ces substances dans les tensioactifs à base de silicone est désormais de < 0,1 % en poids, pour chaque type).

Peut-on établir l’origine des émissions ?

Le graphique suivant montre les principales matières premières utilisées dans la fabrication de la mousse de polyuréthane souple, dont certaines pourraient contribuer à générer des émissions pendant le processus de fabrication :

Quelle est la méthodologie utilisée pour analyser les émissions ?

Différentes méthodes peuvent être utilisées pour analyser la classification des émissions :

• Méthodes de thermodésorption (VDA 278). Uniquement pour déterminer les émissions de TVOC.
• Analyse de “l’espace de tête”. Les COVT sont émises à partir d’un échantillon de mousse PU dans un récipient fermé.
• Sacs d’échantillonnage. Ils permettent de déterminer les émissions de COVT mais aussi d’aromatiques/aldéhydes.
• Méthodes de test de caméra. Nous faisons la distinction entre les tests effectués sur microcaméras (44/144 ml) et les tests en petite chambre (1 m³), inclus dans la norme ISO 12219-4.

D’autre part, des analyses telles que le VDA270 permettent l’analyse de l’odeur.

Les degrés de mesure sont classés en :

1. Non perceptible
2. Perceptible mai pas gênant
3. Clairement perceptible, mai pas gênant
4. Inquiétant
5. Très ennuyeux
6. Inacceptable

• Une autre méthode de test spécifique pour l’analyse des odeurs est considérée comme le test de l’odorat humain par rapport au nez électronique.

L’origine des émissions peut être établie sous différents aspects :

• Dans les matières premières et dans les substances non ajoutées intentionnellement (NIAS). Il convient de garder à l’esprit que dans ce cas, le changement de composants ne signifie pas une réduction des odeurs.
• Dans le processus de fabrication. sous-produits de la réaction chimique. Nous pouvons utiliser des inhibiteurs pour minimiser les réactions secondaires.
• Des produits de dégradation dus au vieillissement de la mousse. Il en résulte une amélioration de la stabilité au vieillissement des matières premières.

Composés aromatiques volatils

• Ils peuvent provenir de solvants aromatiques utilisés dans la synthèse.
• Bien qu’il existe des procédés industriels pour éliminer les solvants, certaines traces peuvent persister.
• Il ne faut pas s’attendre à ce qu’il y ait des aromatiques dans les matières premières siloxane ou polyester, compte tenu de leurs voies de synthèse.
• La synthèse de tensioactifs silicones sans solvants aromatiques est la garantie que nous avons d’éviter les composés aromatiques volatils dans le tensioactif.

Concentrol n’utilise pas de  solvants aromatiques dans sa chaîne de production.

Composés carbonylés volatils (aldéhydes)

• Les composés carbonylés volatils peuvent provenir de la dégradation de certaines substances chimiques.
• Les polyéthers sont la principale source de composés carbonylés, en raison de leur voie de dégradation via l’oxydiatob des liaisons C-O-C.
• Les polysilxanes, bien qu’apparentés aux siloxanes de faible MW, ne sont pas considérés comme une source de composés carbonylés en raison de leur structure chimique.
• Une teneur élevée en siloxane dans un tensioactif et une faible teneur en polyester contribuent à la réduction des émissions de carbone.

Méthodologie

Analyse des tensioactifs à base de silicone

Les principaux aspects que nous devons prendre en compte dans la fabrication d’un tensioactif à base de silicone sont :

1. Analyse des émissions de tensioactifs
   1. Composants organiques volatils
   2. Aldéhydes et aromatiques
   3. Odeurs
2. Performance du polyuéthane dans la nouvelle génération de tensioactifs à base de silicone

ANALYSE DES ÉMISSIONS DE TENSIOACTIFS

Voici quelques exemples de méthodologie d’analyse :

Dans l’échantillon d’analyse précédent, nous soulignons les aspects suivants :

• Deux diluants différents ont été évalués
• Bien qu’ils aident à réduire les émissions d’aldéhydes et d’aromatiques, les inhibiteurs n’affectent pas la contribution des odeurs.
• Le rendement du diluant A est légèrement supérieur à celui du diluant B.

ANALYSE DES PERFORMANCES DU POLYURÉTHANE

RÉSUMÉ ET PRINCIPALES CONSIDÉRATIONS

• Le diluant affecte directement les émissions d’aldéhydes/aromatiques et les odeurs
• Les inhibiteurs peuvent aider à réduire les émissions d’aldéhydes et d’aromatiques, mais pas à les éliminer complètement
• De nouvelles voies de détection alternatives apparaissent pour réduire les émissions et les odeurs dans la fabrication du PU
• Les COVT sont plus directement liés à la conception du tensioactif à base de silicone
• Il est possible de réduire les émissions sans affecter les performances du PU

AUTEUR : Dr. Adrià López, spécialiste en tensioactifs silicones – R+D+I, Concentrol