Introducció
La incorporació de poliols reciclats en escumes flexibles de poliuretà constitueix una via prometedora per reduir el consum de matèries primeres verges i avançar cap a models de producció més circulars. Tanmateix, la variabilitat química d’aquests materials pot afectar la compatibilitat de la formulació, l’estabilitat de l’escuma i les seves propietats finals.
En aquest estudi es van avaluar quatre tensioactius de silicona (E0329_1, E0329_2, E0329_3 i E0329_4) dissenyats per a formulacions flexibles tipus slabstock amb contingut de poliol reciclat. Es van analitzar paràmetres de compatibilitat, estabilitat, regulació cel·lular, densitat, duresa (CLD), flux d’aire i deformació permanent per compressió (compression set, CS).
Objectiu
Desenvolupar i seleccionar un tensioactiu de silicona adequat per a formulacions d’escuma flexible basades en poliol reciclat, garantint un equilibri entre estabilitat, regulació cel·lular, permeabilitat a l’aire i propietats mecàniques.
Metodologia
Estabilitat
Es van dur a terme assaigs de compatibilitat visual amb una formulació de PU utilitzant cada tensioactiu (1 pphp), avaluant l’estat inicial, després de 24 hores a temperatura ambient i després d’un envelliment accelerat de 7 dies a 50 °C.
| Component | Pphp |
|---|---|
| Poliol OH=48 | 75 |
| Repoliol | 25 |
| H₂O | 5 |
| TEDA | 0,15 |
| DMEE | 0,05 |
Posteriorment, es van dur a terme assaigs d’escumació de creixement lliure (free rise) en formulacions slabstock amb un 25 % i un 50 % de poliol reciclat. Es van avaluar l’estabilitat de l’escuma, l’estructura cel·lular, la duresa (CLD), la densitat, el flux d’aire i el compression set.
Resultats
Figura 1: Assaig inicial
Figura 2: 24 h a temperatura ambient
Figura 3: Assaig d’envelliment a 50 °C
Els assaigs de compatibilitat van mostrar una bona estabilitat inicial per a tots els tensioactius. Després de l’envelliment accelerat, la majoria van presentar una certa separació de fases, evidenciant que les condicions severes poden afectar l’estabilitat del sistema formulat.
Escumes
Figura 4: Escumes amb un 25 % de repoliol
En les formulacions amb un 25 % de poliol reciclat, tots els candidats van proporcionar una estabilització adequada. Es van observar diferències clares en permeabilitat a l’aire i regulació cel·lular. E0329_4 va presentar la respirabilitat més elevada i una estructura més oberta, mentre que E0329_2 va mostrar un comportament més tancat.
Figura 5: Valors de CLD en formulació amb un 50 % de repoliol
Amb un 50 % de poliol reciclat no es van observar col·lapses, confirmant la capacitat estabilitzant de tots els candidats. Els resultats de CLD van indicar diferents nivells de fermesa entre els tensioactius. E0329_1 va generar els valors més elevats, mentre que E0329_4 va produir escumes més toves. E0329_3 va destacar per una estructura cel·lular més fina i homogènia.
Figura 6: Estructura cel·lular interna, 50 % repoliol
Així mateix, E0329_2, E0329_3 i E0329_4 van mostrar comportaments similars pel que fa al flux d’aire i les cèl·lules obertes. Els resultats de compression set van ser acceptables per a totes les formulacions, i E0329_1 i E0329_3 van destacar per presentar els valors més baixos, indicatius d’una millor recuperació després de la compressió.
Figura 7: Densitats i respirabilitat, 50 % repoliol
Conclusions
- Tots els tensioactius avaluats van mostrar una capacitat d’estabilització adequada en formulacions amb poliol reciclat.
- La compatibilitat va ser satisfactòria en condicions estàndard, tot i que l’envelliment accelerat va revelar una certa tendència a la separació de fases.
- E0329_4 va destacar per la seva elevada respirabilitat i el seu caràcter de cel·la oberta.
- E0329_3 va presentar l’estructura cel·lular més fina i homogènia en formulacions amb un 50 % de poliol reciclat.
- Els resultats confirmen que la selecció del tensioactiu és un factor clau per optimitzar el rendiment d’escumes flexibles sostenibles basades en matèries primeres reciclades.