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Las emulsiones de silicona se utilizan en productos de cuidado para la piel y el cabello. La preparación de emulsiones estables da como resultado un aceite de silicona en una micela, con un tamaño de partícula fino. La preparación de la emulsión requiere la selección del uso del par emulsionante apropiado y más comúnmente el uso de un homogeneizador para obtener una emulsión estable.[ 1 ]

Cuando la silicona se distribuye a partir de una micela, la energética de entrega al sustrato se ve complicada por: (a) la presencia de emulsionantes, (b) el tipo de emulsionantes y (c) el tamaño de partícula de la silicona. Todo debe ser optimizado para un mejor rendimiento de la emulsión en la formulación.

Muchas de las complicaciones que vienen por el uso de emulsiones para la distribución de silicona a sustratos están relacionadas con el hecho de que la silicona se entrega fuera de una micela. Cuando se añaden al agua agentes tensoactivos, el primer efecto observable es que baja la tensión superficial en la interfaz agua aire. Según se sigue sumando surfactante, se alcanza la concentración micelar crítica. En este punto se forman micelas. Hay un equilibrio entre el surfactante en la micela y el surfactante que reduce la tensión superficial. Además, los tensioactivos utilizados tienen propiedades de limpieza. Cuando se aplica una emulsión a la piel o el cabello, el aceite de silicona se entrega al sustrato que ha sido mojado por el surfactante en la interfaz agua aire. La emulsión “rompe” y el aceite se deposita.
Sin embargo, el surfactante con propiedades emulsionantes re-emulsiona parte del aceite. El resultado neto es que la silicona termina en el substrato, en el agua de lavado. Este complejo equilibrio tiene como resultado una ineficacia cuando uno utiliza las emulsiones.

Además, las emulsiones presentan cierta inestabilidad inherente ante el cizallamiento, así como al congelarse y descongelarse. Por último, existen limitaciones en cuanto al tipo de surfactante adicional que puede añadirse al sistema que contiene la emulsión. Si la formulación se desplaza demasiado, se romperá la emulsión. Debe tenerse cuidado en la preparación de los sistemas de emulsión. Con la selección apropiada de emulsión y las técnicas correctas de formulación, las emulsiones de silicona pueden utilizarse para la creación de muchas emulsiones útiles en muchas aplicaciones.

Estas aplicaciones incluyen usos como agentes de desmolde, compuestos de neumáticos automotrices, suavizantes textiles, sobre pulverización en impresión offset y compuestos antiespumantes.

Las emulsiones de dimeticona y dimeticonol se utilizan comúnmente en muchas aplicaciones industriales y de cuidado personal. Todos los productos de emulsión incluyen (a) agua, por lo menos el 40% (b) silicona (normalmente el 55%) y el surfactante restante para hacer una emulsión. El hecho de que la silicona esté contenida en una emulsión por necesidad requiere que la entrega se haga desde una micela.

Ya que hay un equilibrio existente entre la silicona del substrato, como la tela, fibra, metal, caucho, pelo o piel, y la silicona de la emulsión, gran parte de la silicona termina en el agua de lavado. No solo es esto muy costoso y un uso ineficiente de materias primas caras, sino que además es una preocupación real por cómo afecta al medio ambiente ya que el agua de lavado termina en la cloaca. Para superar esta limitación, se han desarrollado surfactantes de silicona que proporcionan una prestación no micelular al sustrato.

En el despulpado, el proceso siliconado ayuda a reducir la cantidad de calor y de productos químicos necesarios para “cocinar” virutas de madera, lo cual reduce los costos de material y energía, y reduce el daño causado a la fibra [2].

Los antiespumantes de silicona controlan la espuma y mejoran el drenaje de la pulpa, lo cual mejora la eficiencia del proceso y reduce los requerimientos de blanqueo.

El proceso de siliconado no contiene dibenzodioxina ni dibenzofurano y no forma subproductos nocivos; no se añade a la demanda biológica de oxígeno (BOD, por sus siglas en inglés) en sistemas de agua y ha demostrado se seguros para operaciones de tratamiento de aguas residuales.

Los recubrimientos de silicona proporcionan a los fabricantes de etiquetas y cinta una variedad casi ilimitada de sustrato, procesamiento, rendimiento y opciones de aplicación.

Los adhesivos de silicona sensibles a la presión se adhieran a las superficies de baja energía. También soportan temperaturas extremas, ataques químicos y la exposición prolongada a la intemperie y la luz UV.
Las formulaciones de silicona a base agua ayudan a los fabricantes de papel, etiquetas y cinta de todo el mundo a enfocar con éxito las cuestionas relativas a la seguridad, la reducción de costes y las medidas para la protección del medio ambiente.

La tecnología de silicona para el control del destintado y los micro-“adhesivos” hacen que el reciclado de papel sea más fácil y más rentable.

Las siliconas se desarrollan bajo condiciones imposibles para los materiales orgánicos (basados en carbono), son más eficaces en los niveles inferiores, y ofrecen soluciones únicas a problemas difíciles.
Los recubrimientos arquitectónicos de silicona suelen durar dos veces lo que duran los recubrimientos acrílicos, y los selladores de silicona normalmente duran tres veces lo que duran los selladores de uretano.

Los recubrimientos de silicona de aislante de alto voltaje duran 10 años o más, a diferencia de otros métodos de protección que deben volver a aplicarse cada 18 a 36 meses. Imagínese el ahorro de costes a largo plazo de silicona. Agregar apenas 1,1 ¢ de silicona para el típico acondicionador de cabello de 300 gramos duplica los beneficios y aumenta el brillo en un 20%.

Un único aditivo de pintura de silicona puede proporcionar hasta cinco beneficios de rendimiento diferentes.

Las siliconas se han utilizado con seguridad y con éxito en productos de cuidado personal por más de 30 años.

Si un sellador orgánico debe ser cortado y reemplazado cada siete años, la cantidad de basura producida y de disolventes utilizados serán por lo menos tres veces mayores que si se hubiera utilizado un sellador de silicona duradera.

Muchos fluidos y elastómeros de silicona pueden ser reciclados.
Las siliconas ayudan a los fabricantes a eliminar pasos del proceso de pérdida de agua y reducir el uso de solventes contaminantes.

Las siliconas ayudar a los fabricantes a cumplir con todo un repertorio completo de leyes y reglamentos ambientales (es decir, RoHS, EPA, CARB LEV (Vehículo de Baja Emisión), WEEE, Euro 4, Euro 5, Ley 1999/13/EC de la UE, entre muchos otros).

Reciclaje del Revestimiento de Silicona

El especialista en reciclaje belga RecuLiner se ha asociado con el Grupo Munksjö, un fabricante finlandés de papeles para la industria de adhesivos sensibles a la presión (PSA). Su objetivo es desarrollar y promover el reciclaje de los revestimientos de silicona de los adhesivos sensibles a la presión en aislamientos de fibra de celulosa.[3]

La fibra utilizada en el aislamiento térmico y acústico de los edificios, normalmente se ha producido a partir de periódicos viejos. Pero el residuo de papel recubierto de silicona ha resultado ser un material sustituto “excelente” para este propósito, dando como resultado un producto de mejor rendimiento.

La asociación con Munksjö fomentará esta nueva opción de reciclaje como parte de un programa y como posibilidad complementaria a las oportunidades existentes en la producción de papel reciclado. El programa ha sido establecido y ahora garantizará la recolección gratuita para muchos de los usuarios finales en Bélgica, Luxemburgo, Holanda, Francia y Alemania.

La colaboración con RecuLiner proporciona una valiosa oportunidad para aumentar el número de opciones disponibles de reciclaje en soporte papel de Europa. También amplía la cobertura geográfica del programa de reciclaje.

Reciclaje de Emulsiones de Silicona

En el medio-ambiente, el fluido polidimetilsiloxano se descompone en agua, dióxido de carbono y minerales que se encuentran ya en la corteza terrestre. Las emulsiones de silicona son básicamente aceite de silicona, agua y un emulsionante. El aceite de silicona proporciona la lubricación, el agua transporta el aceite y permite una fácil dilución del aceite, y el emulsionante une a los dos juntos. Sin embargo, pueden surgir problemas en las emulsiones. La gran variedad de posibilidades de división aparecen perfectamente en el siguiente diagrama:

Schematic-of-mechanisms-leading-to-coalesence-of-an-oil-in-water-emulsion

Tomado de: http://www.particlesciences.com/news/technical-briefs/2011/emulsion-stability-and-testing.html

Aunque hay muchos términos técnicos, el origen de todas estas clases de separación es el mismo. Como la leche, las emulsiones de silicona pueden “explotar” si se dejan en un ambiente caliente y húmedo. Como la leche, las bacterias y los hongos pueden crecer y alimentar el emulsionante, y provocar la separación de una emulsión, causando una consistencia de “grumos”.

Existen unas pocas medidas cautelares que pueden adoptarse para garantizar que no se divide la emulsión de silicona:

  • Almacenar el envase en un lugar fresco y seco
  • No almacene material diluido durante largos períodos de tiempo.
  • Lave regularmente los receptáculos de dilución para detener el transporte de bacterias/hongos a lotes frescos
  • Utilice Estabilizador Allcosil para aumentar la vida útil de la Emulsión de Silicona
  • La compañía Allcock & Sons Ltd. está produciendo productos especialmente formulados que están hechos a medida para la digestión y eliminación de la emulsión de silicona de la manera siguiente [ 4 ]
Allcostrip DI-AQUA
Químicamente digiere polímeros de silicona, convirtiéndolas en agua disolvente que se puede enjuagar. Este detergente biodegradable emulsiona efectivamente el aceite de silicona, las grasas y el elastómero no curado. Ideal para la eliminación de las emulsiones de silicona.

Referencias:

  1. Basic Silicone Chemistry, Anthony O’Lenick, Silicone Spectator, January 2009
  2. www.dowcorning.com
  3. www.reculiner.com and www.munksjo.com
  4. www.allcocks.co.uk

Las siliconas son el “eslabón perdido” entre la química orgánica e inorgánica y tienen propiedades únicas que otros polímeros no pueden igualar. Al cambiar el tamaño o la estructura de la molécula de silicona o mediante la adición de compuestos diferentes a él, uno puede mejorar o cambiar la forma en que se comporta. El secreto de las asombrosas capacidades de la silicona reside en su segmento principal Si-O-Si flexible.

Las siliconas permiten el desarrollo de dispositivos electrónicos que son más potentes, más versátiles, más rentables y fáciles de usar. Hacen que los coches sean más seguros, más fiables y menos costosos de mantener. Los electrodomésticos fabricados con siliconas son más confiables y requieren de un menor mantenimiento. Las siliconas protegen los equipos de transmisión de energía de daños al medio ambiente y ayudan a mantener el flujo de electricidad. También permiten que las etiquetas se despeguen fácilmente y que las cintas industriales se aferren firmemente a las superficies difíciles [1].

Los fluidos de silicona, también llamados aceites de silicona, o simple silicona, se venden por su viscosidad y rango de 0.65 a 1.000.000 centistokes. Si el producto no se realiza mediante la mezcla de dos líquidos de viscosidad diferente, el peso molecular se relaciona con la viscosidad. La viscosidad permite un cálculo aproximado del valor de “n” en la fórmula siguiente [2].

Viscosidad 25C
(Centistokes)
Aproximado
Peso Molecular
Aproximado
“n” Valor
5 800 9
50 3,780 53
100 6,000 85
200 9,430 127
350 13,650 185
500 17,350 230
1,000 28,000 375
10,000 67,700 910
60,000 116,500 1,570
100,000 139,050 1,875

La silicona puede estar adherida al substrato, incluidos la fibra, tela, superficies de metal, pelo y piel, en virtud de uno o más de los siguientes mecanismos:

(a) Hidrofobia – Cuando el aceite se coloca en el agua, altera la vinculación de hidrógeno entre las moléculas de agua en la solución de agua. Esta interrupción se logra sólo cuando la energía de la mezcla es suficiente para romper los enlaces de hidrógeno. Cuando la mezcla se para, el aceite es forzado a salir del agua por la nueva formación de los enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Este fenómeno puede utilizarse para sacar aceite a una superficie. Los fluidos de silicona se distribuyen así.

(b) Interacciones iónicas – la carga de la molécula también tendrá un efecto sobre la distribución del aceite en el pelo o la piel. Por ejemplo, si el aceite tiene una carga catiónica en la molécula, formará enlaces iónicos con substratos que contengan cargas negativas de superficie. Las dos cargas opuestas juntas forman el así llamado bono par.

(c) Adhesión General – si un aceite es distribuido a la piel o pelo, penetra y luego se polimeriza, habrá una red enlazada de polímero desarrollado. Aunque no esté enlazada directamente al substrato, esta red de polímeros se adhiere al substrato.

(d) Adherencia Específica – si un aceite se distribuye a la piel o pelo, penetra y luego reacciona con grupos en el pelo o piel, habrá una unión química entre el polímero y el substrato. Este es el más fuerte y más permanente de los mecanismos de adhesión.
Los fluidos de silicona reaccionan casi exclusivamente por el mecanismo (a). En la medida en que los otros mecanismos pueden introducirse, con más fuerza y eficacia se podrá distribuir el acondicionador al substrato. La silicona orgánico funcional busca en gran parte capitalizar estos mecanismos adicionales para proporcionar un acondicionamiento eficiente para el cabello y la piel.

Una Increíble Gama de Capacidades

Las siliconas son un grupo enorme de productos que muestran algunas características muy útiles como estabilidad en altas temperaturas y resistencia a la edad, luz del sol, humedad, temperaturas extremas y productos químicos. Las siliconas pueden tomar muchas formas diferentes y realizar cientos de funciones diferentes. Pueden ser duras y quebradizas, o suaves y flexibles.

Las siliconas pueden ser líquidas o sólidas, durables o temporales, pueden adherirse o desprenderse. Estos polímeros pueden ser hidrófobos (repelen el agua) o hidrofílicos (absorben el agua). Las siliconas pueden hacer que las cosas sean suaves, lisas y sedosas o por el contrario duras, ásperas y pegajosas. Pueden destruir la espuma o estabilizarla.

Rendimiento Probado

Los selladores de silicona estructural que hay instalados en edificios por todo el mundo en la década de 1980 aún funcionan hoy.

Aproximadamente la mitad de todos los maquillajes, y productos para el cuidado del cabello y la piel presentados hoy contienen silicona.

Los acabados de silicona son ampliamente reconocidos como los mejores materiales para aumentar la suavidad de los tejidos y mejorar la manera en que se los siente.

Los antiespumantes de silicona se han utilizado extensivamente en las operaciones de lavado en todo el mundo desde principios de los años 90.

Prácticamente, cualquier dispositivo electrónico que sea alimentado por pilas o corriente eléctrica depende de siliconas.

Reciclaje de Fluidos de Silicona

2.1. Se proporciona un método para el reciclaje y tratamiento de los desechos del corte de oblea de silicona y se pule el proceso del modo siguiente [3]: una barra de filtración desecada se mezcla con agua para que la barra de filtración se diluya para formar un fluido que funcione. El agua reacciona con el silicio en la barra de filtración para producir hidrógeno y dióxido de silicona. Después de extraer el hidrógeno para su almacenamiento, la separación de gravedad específica ocurre vía agua de modo que las partículas de silicio y carburo de silicio se separan para su clasificación. Entonces, la separación sólido-líquido se realiza en el fluido restante para separar el dióxido de silicio (sólido) del agua y del polietilenglicol (PEG, líquido), antes de que el PEG se separe del agua. Así, las partículas del silicio útiles, el carburo de silicio, el dióxido de silicio, y el PEG se reciclan a partir de la barra de filtración para reducir la cantidad total de basuras. Por otra parte, como producto aparte, el hidrógeno tiene un alto valor comercial, el método también añade valor al reciclaje.

2.2 Reciclaje de silicio del residuo de las sierras para cortar alambre: la separación de silicio y el carburo de silicio en un depósito de sedimentación bajo campo eléctrico aplicado:

La demanda creciente de celdas fotovoltaicas de silicio en el mercado global ha aumentado enormemente la cantidad de residuos de silicio producidos cada año. El reciclaje de Si y SiC de los residuos de aserrado es un método económico para reducir estos residuos. La separación entre Si y SiC se hace usando un depósito o tanque de sedimentación rampa, informa un estudio [4]. Según se instalan en un campo eléctrico, las partículas pequeñas Si con mayores cargas negativas tienen un desplazamiento horizontal que las partículas SiC en una solución de pH 7, lo cual tiene como resultado la separación del Si y SiC. La coincidencia entre los resultados previstos y los resultados experimentales muestra que las partículas viajan a corta distancia para llegar al puerto de recolección del tanque rampa. Por consiguiente, el tiempo requerido para que las partículas minúsculas lleguen a la parte inferior del tanque disminuyó, y la interferencia causada por la dispersión entre las partículas y el movimiento fluido durante el asentamiento disminuyó también. En el tanque rampa, la pureza más alta del polvo recogido de SiC y Si fue de 95.2 y 7.01 wt% (concentración porcentual en peso), respectivamente. Al utilizar un tanque rampa, la fracción de reciclaje de polvos ricos en Si (SiC < 15 wt%) alcanzó el 22,67% (basado en el residuo entero). Esta fracción es mayor que la alcanzada usando tanques rectangulares. Implicaciones: El reciclaje de abrasivos Si y SiC de residuos de aserrado de silicio se considera una solución económica para reducir los residuos de aserrado. Sin embargo, la separación entre Si y SiC es difícil. En comparación con los tanques rectangulares, la fracción de reciclaje de polvos ricos en Si usando un tanque o depósito rampa es mayor, y el tanque rampa propuesto es más adecuado para aplicaciones industriales. Referencias

  1. www.dowcorning.com
  2. Basic Silicone Chemistry, Anthony O’Lenick, Silicone Spectator, January 2009
  3. Patent application number: 2012031274, Jr-Jung Iang (Changhua City, TW) ,2012-12-13
  4. Air Waste Manag Assoc., Tsai TH1, Shih YP, Wu YF. 2013 May;63(5):521-7

1. Introducción

El uso de siliconas en estas aplicaciones está muy relacionado con las terminaciones finales de los cables o las conexiones de goma silicona realizadas al final de cables subterráneos de alta tensión aislados con polietileno, así como con los aisladores de silicona para líneas eléctricas.

Los beneficios clave de las siliconas son su alta resistividad eléctrica, la resistencia a las degradaciones ambientales y al envejecimiento eléctrico así como su hidrofobia, que se traduce en menores costos de montaje y mantenimiento.

2. Terminaciones de Cable de Silicona

Los materiales modernos permiten un montaje previo y así evitan problemas asociados con el uso de material fundido o errores cometidos durante el montaje manual en la obra. Hoy, los accesorios de cable están construidos en el proveedor en su totalidad. Normalmente consisten en terminaciones de goma de diferentes cauchos de silicona aislante.

La silicona permite dos tipos de diseño:

– La técnica del empuje por la cual el anillo PE actúa como tenedor de espacio hasta la colocación, y usar cauchos de silicona con dureza Shore de 35 a 50.

– La técnica de encogimiento frío usando cauchos de silicona suaves con dureza a partir 25 a 35. El aislamiento se realiza sin vinculación química entre la terminación y el cable, y se basa en las características elastoméricas de la terminación de silicona para excluir cualquier aire, particularmente en áreas de alto campo eléctrico y alrededor de los bordes en el extremo del cable. La alta permeabilidad de gas de la silicona permite que cualquier aire que se haya incluido se difunda hacia fuera para dejar una articulación o empalme sin aire.

Estas terminaciones finales de cable de silicona se producen mediante el moldeo con inyección de caucho usando un caucho de silicona de alta consistencia (HCR) o mediante el moldeo con inyección de líquidos utilizando una goma de silicona líquida de dos partes (LSR).Las siliconas en general proporcionan aislamiento eléctrico debido a su alta rigidez dieléctrica. Además de su buena resistencia a las altas temperaturas, la radiación UV y el ozono, son hidrófobos y no provocan fallos en el aislamiento de superficies. Pero lo más importante, las siliconas formuladas especialmente han sido desarrolladas para alisar los campos eléctricos en los extremos de conexión y para garantizar un rendimiento a largo plazo. Esto se logra en terminaciones de cable compuesto utilizando algunos cauchos de silicona conductores de electricidad o accesorios más modernos y más pequeños, con forma de deflectores hechos de cauchos de silicona con permisividad eléctrica media.

Las siliconas son apreciadas en las terminaciones de cable final debido a su resistencia a la erosión causada por la radiación. Como las siliconas no absorben la luz solar UV visible, no son propensas a agrietarse. Tales fenómenos son típicos en materiales orgánicos y se asocian con la suciedad y humedad, además pueden conducir a una reducción significativa de sus propiedades de aislamiento.

La resistencia de la silicona al llamado “seguimiento” es más alto que con materiales aislantes orgánicos. El seguimiento es la formación de caminos superficiales conductores de la electricidad bajo fugas y vertidos intensos en las superficies eléctricas. En materiales orgánicos, esto conduce a la formación de productos de descomposición basados en carbono que desafortunadamente muestran alta conductividad. Con siliconas, incluso si ha sido mal diseñado o no correctamente montado, la descomposición conduce a sílice no conductora, y las siliconas tendrán el tipo más alto de resistencia eléctrica a la erosión.

3. Aisladores de silicona

Otra característica clave es la hidrofobia, particularmente para aisladores eléctricos o dispositivos instalados entre líneas eléctricas y estructuras de soporte. El agua en un aislador hecho de elastómero de silicona permanece como gotitas y no forma una película continua debido a la baja energía superficial de la superficie de elastómero de silicona. Esto reduce las corrientes superficiales en el aislador. La hidrofobia superficial se mantiene incluso después de las descargas superficiales o la deposición de la contaminación en el aire debido a la presencia de bajo peso molecular, especies de polidimetilsiloxano sin reaccionar en la composición de los elastómeros de silicona. Estas especies pueden migrar a la superficie externa y mantener la energía superficial baja o hidrofobia. Los aisladores hechos de elastómero de silicona, por tanto, necesitan poca limpieza o mantenimiento y funcionan durante un largo período de tiempo.

Cuando se selecciona un fluido dieléctrico, hay una serie de criterios que deben estar supeditados a la aplicación. Una de las ventajas más importantes que un fluido de silicona tiene sobre un fluido como el aceite mineral es su mucha mayor estabilidad térmica, puntos de inflamación y de combustión. Esto es crítico para los fluidos utilizados en los transformadores que se encuentran dentro o cerca de un edificio donde la inflamabilidad es una preocupación importante. Un aceite de transformador de silicona puede ser sometido a temperaturas muy altas, muy por encima del las temperaturas normales en los transformadores, sin crear excesiva presión de vapor, romper o crear subproductos corrosivos.
Las siliconas son químicamente inertes, tienen buena resistencia de oxidación y son compatibles con los materiales aislantes convencionales a temperaturas de funcionamiento de transformador.

Hay dos modos de degradación para el fluido de silicona: la ruptura térmica y la oxidación. whese temperatures the longer polymer chains will slowly begin to degrade in order to form more volatile cyclic silicone material. La oxidación del fluido de silicona se lleva a cabo muy lentamente (en presencia de oxígeno) a temperaturas superiores a 175 ° C (342 ° F). Cuando se oxida, el fluido de silicona se polimeriza aumentando gradualmente en viscosidad hasta que ocurre la gelificación. Este proceso ocurre sin la formación de ácidos objetables o residuos. Además, las propiedades dieléctricas de la molécula de cadena más larga de silicona son similares a las propiedades dieléctricas del fluido fresco de silicona.

Las temperaturas en las cuales ocurre la degradación térmica y oxidativa están muy por encima de las temperaturas llamadas “hot spot” que se encuentran en transformadores que suben a más de 65 °C. En la atmósfera de oxígeno limitado de transformadores herméticos, el fluido de transformador de silicona puede utilizarse en subidas de temperatura que están por encima de las subidas estándar de otros fluidos de transformador.

No se espera que el fluido de transformador de silicona se degrade de manera significativa durante la vida útil de un transformador de 65° C.

Los sistemas de aislamiento que utilizan fluidos de silicona en combinación con materiales de aislamiento sólidos que tienen capacidades de alta temperatura han mostrado capacidades térmicas significativamente mejoradas y una vida más larga del aislamiento (es decir, el sistema de aislamiento compuesto de fluido de silicona combinado con poliéster aromático amida/imida, papel Nomex y materiales de vidrio).

Los fluidos de silicona pura son 100% fluidos polidimetilsiloxanos lineales (CAS # 63148-62-9) con viscosidades medidas @ 25C. No contienen aditivos como los depresores del punto de fluidez o los estabilizadores de calor. Además, no contienen cloro u otros halógenos. Los fluidos de silicona puros con viscosidad > 5cSt son químicamente inertes, no volátiles, térmicamente estables, tienen una resistencia excelente a la oxidación y son compatibles con los materiales de aislamiento convencionales. La compatibilidad material y la estabilidad térmica están estrechamente relacionadas. Se ha probado un gran número de materiales para ver la compatibilidad con el aceite de transformador de silicona. A continuación hay una lista de los materiales que se han probado y que son buenos para el aceite de transformador de silicona STO-50.* *)

Materiales de transformador que son compatibles con el Aceite de Transformador de Silicona:

________________________________________________________________________
*) Silicone in Medium to High Voltage Electrical Applications , E. Gerlach, Dow Corning GmbH, Wiesbaden (Germany),2002
**) www.clearcoproducts.com

1. Introducción

Por analogía con las cetonas, Kipping empezó a usar el nombre “silicona” en 1901 para describir nuevos compuestos de la fórmula R2SiO. Rápidamente estos fueron identificados como poliméricos correspondientes en realidad a polidialquilsiloxanos. Entre ellos, los más comunes son los polidimetilsiloxanos (PDMS), trimetilsililoxano terminado con la estructura:

Los grupos metilo a lo largo de la cadena pueden ser sustituidos por muchos otros grupos (por ejemplo, fenil, vinilo o trifluoropropilo). La presencia simultánea de grupos “orgánicos” conectados a una red troncal “inorgánica” proporciona a las siliconas una combinación de propiedades únicas y permite su uso en campos tan distintos como el aeroespacial (funcionamiento de alta y baja temperatura), la electrónica (aislamiento eléctrico), la salud (excelente bio-compatibilidad) o las industrias de la construcción (resistencia a la intemperie).

2. Síntesis

La unidad de la cadena principal de PDMS, – (SiMe2O)-, se acorta a menudo a la letra D porque, como el átomo de silicio está conectado con dos átomos de oxígeno, esta unidad es capaz de ampliarse en el polímero en dos direcciones.

En resumen, PDMS se obtiene de la hidrólisis de dimetildiclorosilano Me2SiCl2, lo cual conduce a una mezcla de oligómeros lineales y cíclicos:

El PDMS con peso molecular más alto se obtiene después de la polimerización, por ejemplo, de los cíclicos anteriores en presencia de un bloqueador final como el hexametildisiloxano y catalizado por una base fuerte o ácido fuerte según la siguiente reacción:

Usar otros clorosilanos, bloqueadores finales diferentes o cíclicos diferentes conducen a muchas estructuras incluyendo los polímeros con varios grupos funcionales injertados en la cadena del polímero o en los extremos del polímero (por ejemplo, vinilo, hidrógeno, fenil, amino alquilo). Estos pueden formularse a base de disolvente, emulsión o productos sin disolventes.

Los polímeros reactivos pueden ser reticulados en elastómeros usando:

– una reacción iniciada por peróxido; en particular, si el polímero de silicona lleva algunos grupos vinilo

– una reacción de la condensación; por ejemplo, entre un PDMS bloqueador final hidroxi y un alcoxisilano, en presencia de sal de estaño o titanio alcóxido como catalizador

– una reacción adicional; por ejemplo, entre un PDMS vinilo-funcional y un hidrogenometilo dimetil siloxano oligómero, en presencia de un complejo orgánico de platino.

Tal polímero, vinculante y catalizador se formula con varios aditivos como productos listos para usar de una sola pieza o productos de dos piezas para ser mezclados antes de su uso y curarse a temperatura ambiente o sólo a temperaturas elevadas.

3. Propiedades Fisicoquímicas *)

La posición del silicio, justo debajo del carbono en la tabla periódica, ha conducido a la creencia en la existencia de compuestos análogos donde el silicio reemplazaría al carbono. La mayoría de estos compuestos análogos no existe, o si lo hacen, se comportan de manera muy diferente. Existen algunas similitudes entre los vínculos SI-X de las siliconas y las C-X.

Entre cualquier elemento dado y el silicio, las longitudes del vínculo o cadena son mayores que las del carbono con este elemento. La electronegatividad inferior de silicio (1.8) vs carbono (2.5) conduce a un vínculo o cadena Si – O muy polarizado, altamente iónico y con una energía de vínculo grande, 452 kJ/mol (108 kcal/mol). El vínculo Si – C tiene una energía de vínculo de ±318 kJ/mol (76 kcal/mol), ligeramente inferior a un vínculo C – C, mientras que el vínculo Si – Si es débil, 193 kJ/mol (46,4 kcal/mol).
Estos valores parcialmente explican la estabilidad de las siliconas; el vínculo Si-O es altamente resistente a la escisión homolítica. Por otro lado, las escisiones heterolíticas son fáciles, como lo demuestran las reacciones de re-equilibrio que ocurren durante las reacciones de polimerización catalizadas por ácidos o bases. Los átomos de silicio no forman vínculos triples o doble estables del tipo “sp” o “sp” con otros elementos, sin embargo, la proximidad de los orbitales “d” permite la retro-coordinación “dð-pð”.

Debido a esta retro-coordinación, los trialquilsilanoles son más ácidos que los alcoholes correspondientes. Sin embargo, se desafía la participación de retro-coordinación.

Otro ejemplo de la diferencia entre los análogos es la tetravalente difenildisilanol, (C6H5)2Si(OH)2, que es estable, mientras que su equivalente de carbono, un diol geminal, se deshidrata. El vínculo Si – H se polariza débilmente y es más reactivo que el vínculo C – – H. En total, hay algunas similitudes entre un polímero de silicona y un polímero de hidrocarburo.

Las siliconas muestran una combinación inusual de una cadena inorgánica similar a los silicatos y a menudo se asocian con una alta energía superficial pero con grupos metilos son, por el contrario, muy orgánicos y a menudo se asocian con una baja energía superficial. Los vínculos Si – O están fuertemente polarizados y sin protección deberían conducir a fuertes interacciones intermoleculares. Sin embargo, los grupos metilo, solos interactuando unos con otros débilmente, protegen la cadena principal.
Esto viene facilitado por la alta flexibilidad de la cadena de siloxano; las barreras de rotación son bajas, y la cadena de siloxano puede adoptar muchas conformaciones. La energía de rotación alrededor de un vínculo CH2 – CH2 en polietileno es de 13,8 kJ/mol pero solo de 3.3 kJ/mol alrededor de un vínculo Me2Si-O, correspondiente a una rotación casi libre. La cadena de siloxano adopta una configuración que puede ser idealizada diciendo que la cadena expone un número máximo de grupos metilo hacia el exterior, mientras que en polímeros de hidrocarburos, la rigidez relativa del segmento principal no permite la exposición “selectiva” de los grupos metilo más orgánica o hidrófoba. Las interacciones cadena a cadena son bajas, y la distancia entre cadenas adyacentes también es mayor en siliconas.

A pesar de tener una cadena muy polar, las siliconas pueden compararse con la parafina, con una baja tensión superficial crítica de mojado. Sin embargo, debido a sus fuerzas intermoleculares bajas, los materiales PDMS siguen siendo líquidos en una gama mucho más amplia de pesos moleculares y viscosidades que los hidrocarburos.

La actividad superficial de las siliconas aparece en muchas circunstancias:

– Los polidimetilsiloxanos tienen una tensión superficial baja (20.4 mN/m) y tienen la capacidad de mojar la mayoría de las superficies. Con los grupos metilo apuntando hacia el exterior, esto da películas muy hidrófobas y una superficie con buenas propiedades, particularmente si la película está curada después de la aplicación. La tensión superficial de la silicona también está en la gama más prometedora para los elastómeros biocompatibles (20 a 30 mN/m).

– Las siliconas tienen una tensión superficial crítica de mojado (24 mN/m), que es mayor que su propia tensión superficial. Esto significa que las siliconas tienen la capacidad de mojarse a ellas mismas, una propiedad que promueve la formación de buena película y buena cubierta superficial.

– Los copolímeros orgánicos de silicona pueden prepararse con propiedades surfactantes, con la silicona como la parte hidrófoba (por ejemplo, en copolímeros de poliéter de silicona).
Las interacciones intermoleculares bajas de las siliconas tienen otras consecuencias:

– Las temperaturas de transición del vidrio son muy bajas (por ejemplo, 146 K para un polidimetilsiloxano comparado con 200° K para el poliisobutileno, el hidrocarburo análogo); PDMS reticulado será elastomérico en RT en la ausencia de cualquier plastificante.

– La presencia de un alto volumen libre en comparación con los hidrocarburos explica la alta solubilidad y el coeficiente de alta difusión de gas a las siliconas. Las siliconas tienen una alta permeabilidad al oxígeno, nitrógeno y vapor de agua, aunque en este caso el agua líquida no tiene la capacidad de humedecer una superficie de silicona. Como era de esperar, la compresibilidad de la silicona también es elevada.

– En la silicona, la energía de activación para el movimiento viscoso es muy baja, y la viscosidad es menos dependiente de la temperatura en comparación con los polímeros de hidrocarburos. Por otra parte, los enredos de la cadena tienen que ver con una temperatura más alta y contribuyen a limitar la reducción de la viscosidad.

La presencia de grupos distintos al metilo a lo largo de la cadena permite la modificación de algunas de las propiedades anteriores:

– Un pequeño porcentaje de los grupos fenilo a lo largo de la cadena perturba lo suficiente como para reducir la cristalización y permite que el polímero permanezca flexible a temperaturas muy bajas. Los grupos fenilo también aumentan el índice de refracción.

-Los grupos trifluoropropilo a lo largo de la cadena cambian el parámetro de solubilidad del polímero de 7.5 a 9.5 (cal/cm3)

Estos copolímeros se utilizan para preparar elastómeros con pequeña hinchazón en alcanos o solventes aromáticos. Teniendo en cuenta las razones antes mencionadas, muchas “arquitecturas” poliméricas pueden prepararse de diversas formas físicas (volátil, líquido, viscoelástico, sólido) con diferentes funcionalidades, inertes o con capacidad de interactuar o reaccionar con muchos otros compuestos. La formulación en productos convenientes conduce a más productos. Esto explica la amplia gama de industrias donde se utilizan siliconas.
___________________________________________________________________
*) www.dowcorning.com

1. Introduction

Uno de los puntos más valiosos pero cuyos beneficios se han entendido en menor medida del fluido de silicona es la variedad de opciones disponibles para los clientes en su uso final. La minimización de residuos y su reutilización o reciclado son alternativas mucho más recomendables que la eliminación del producto.

Para fabricantes de transformadores, empresas de servicios y clientes de utilidades, la minimización de los desperdicios puede darse de muchas formas. Incluyen:

  • La compra de la cantidad adecuada de material para reducir los excesos
  • Minimizar la longitud de tuberías de transferencia que requieran limpieza
  • La revisión de los sistemas para asegurar el uso, transferencia y almacenamiento seguro
  • Proteger los equipos contra posibles daños físicos

Eco USA recoge el aceite para su reciclaje y luego lo procesa en una forma adecuada para su reutilización. Eco USA tiene varias opciones para el reciclaje de aceite de transformador de silicona.

2. Reciclaje *)

Las opciones de reciclaje incluyen:

  • Reutilizar el material en la misma aplicación
  • El reprocesamiento del fluido contaminado con agua, partículas o aceite mineral
  • El reprocesamiento especial de líquidos contaminados con PCB
  • Mezclas de combustible para recuperar la energía

En algunos casos, el fluido puede reutilizarse en la misma aplicación sin reacondicionamiento. Por ejemplo, el aceite de transformador de silicona Dow Corning 561 también puede ser reprocesado para eliminar contaminantes y luego reutilizarse en transformadores en muchos casos.

El programa de reciclaje puede diseñarse para aceptar fluidos contaminados con agua o partículas que también reúnen otros criterios de reciclaje. Además, el programa puede reprocesar el líquido que ha sido contaminado con aceite mineral.

Esta contaminación puede ser el resultado de diferentes escenarios, pero la más común se produce cuando los transformadores que originalmente estaban llenos de aceites minerales se rellenan con líquido de silicona para mejorar la seguridad contra incendios y reducir el mantenimiento a largo plazo.
El fluido de silicona utilizado para limpiar el transformador de aceite mineral también puede reciclarse.

El líquido devuelto a Dow Corning se reestructura completamente por ejemplo a través del reprocesamiento químico y después se utiliza para reconstruir otros productos específicos de silicona. De todos modos, el programa Dow Corning no puede, bajo ninguna circunstancia, aceptar los líquidos de uso previo de fluidos de PCB.

SunOhio Co. se especializa en materiales contaminados con PCB y es una opción para los transformadores que pueden contener líquidos contaminados con PCB resultantes del uso previo de fluidos de PCB.
La mezcla de combustible es otra alternativa de reciclaje. Los fluidos de silicona no-contaminados con PCB son considerados residuos no peligrosos cuando se eliminan y pueden mezclarse con compatibilidad con muchos solventes orgánicos u otros combustibles. Sin embargo, los oxidantes y otros materiales incompatibles como los enunciados en las hojas de datos de seguridad de los materiales no deben mezclarse con siliconas.

Las siliconas tienen dos ventajas cuando se usan correctamente en las operaciones de mezcla de combustible. Los fluidos de silicona tienen un valor de combustible de aproximadamente 8000 Btu por libra, manteniendo un equilibrio favorable de calor para aplicaciones de uso de combustible. Además, cuando se queman fluidos de silicona en procesos que requieren sílice tales como los hornos de cemento, la sílice resultante se convierte en un valioso componente del producto.

Los materiales que contengan silicona no deben quemarse en motores de combustión interna u otras operaciones en las que la generación de ceniza pueda interferir con el funcionamiento del equipo. Siempre deben comprobarse las especificaciones del equipo o el reglamento local, según corresponda, antes de de la combustión de materiales de silicona.

Es importante haber purificado aceite en un transformador porque los gases disueltos en aceite de transformador pueden causar chispas, descargas de corona y recalentamiento–reducir la eficiencia eléctrica y la vida útil del transformador. Asimismo, la contaminación del agua a niveles tan bajos como 30 ppm (partes por millón) puede afectar negativamente a la resistencia del aceite aislante. Con estándares de eficiencia energética cada vez mayores para los transformadores de distribución de energía, la necesidad de desgasificar efectivamente será aún más importante en el futuro. La contaminación de partículas también afectará la función del aceite aislante. Por tanto, el aceite del transformador utilizado tiene que limpiarse.

2.1. Aplicación***)

Es sistema de regeneración del aceite de Zhongneng (Serie ZYD) ha sido diseñado especialmente para su utilización in situ para regenerar completamente los aceites aislantes en transformadores energizados o desenergizados. El sistema ZYD proporciona purificación de aceite normal como la eliminación de partículas, secado y desgasificación, pero también puede quitar acidez, residuos, otros productos de decaimiento del aceite soluble y decoloración.

Esto se logra mediante el uso de la tecnología de desgasificación al vacío y filtros de partículas combinado con nuestra marca de fábrica especial. Después de tratar, el aceite puede ser reutilizado como nuevo. Para aplicaciones especiales, el sistema también puede montarse sobre una base de prueba de fugas y puede instalarse y operarse en un remolque.

2.2. Características del sistema de regeneración

  1. Además de la función de desecación del purificador de aceite vacío, y la desgasificación y eliminación de partículas, esta máquina puede regenerar el aceite seriamente deteriorado mediante la eliminación de los materiales de polaridad, tales como los óxidos profundos, liberando el carbono en el aceite con eficacia. Puede hacer que el seriamente deteriorado aceite llegue al índice normal como los anti-óxidos, ácidos alcalinos solubilidad en agua.
  2. Operacional puede ser PLC (Controlador Lógico Programable).
  3. Deshidratación al vacío única, degasificador, sistema de regeneración, adopción de la tecnología estéreo de evaporación, alto eficacia para eliminar agua, gas, partículas de aceite del transformador, mejorar la calidad del aceite y fuerza dieléctrica.
  4. Estéreo de evaporación Dúplex 3D, eliminando el agua líquida rápidamente.
  5. UK technology by which the trace water that is show chain, tales como el agua disuelta, se puede eliminar con eficacia.
  6. Instintivo en a eliminación de las impurezas del sistema de filtrado mediante una doble red trapezoidal FH y absorbiendo al alto polímero sin la potencia mecánica.
  7. Sistema avanzado de control automático de nivel de líquido infrarrojo para lograr un control completamente automático.
  8. Aplicado especialmente para lubricación del vacío y el secado para equipos de transmisión de energía.
  9. El aceite de cualquier grado puede ser tratado en carga de encendido o pagado.
  10. Diseño de la bomba de aceite especial con menos ruido.
  11. Aditivos especiales para la despolarización, puede recuperar el color envejecido de aceite de transformadores a nuevo, equipado con dispositivo de descarga flexible a corto plazo, calidad buena y eficacia. La decoloración al vacío puede ahorrar costes del tratamiento, las impurezas residuales no contaminan el medio ambiente (puede ser utilizado para la arquitectura y pavimentación de caminos)

2.3. Ventajas del sistema

Comparado con el purificador de aceite del vacío de la sola etapa, esta máquina puede desecar, desgasificar y eliminar las impurezas más rápidamente, totalmente y hace que el aceite tenga una BDV (tensión de ruptura) de 70kV o superior. En calidad de sistema de unión de vacío tipo puente que puede purificar y también puede ser una fuente de alimentación independiente, esta máquina puede tratar los dispositivos de aislamiento eléctrico (purificador de aceite, purificación de aceite, filtración de aceite, reciclaje de aceite, tratamiento del aceite, regeneración del aceite, restauración del aceite, filtración del aceite, eliminación de aceites usados, recuperación de aceite, administración del aceite inútil, ahorro de energía, re-acondicionación del aceite, reconstitución del aceite, restitución del aceite, recuperación del aceite, filtración del aceite, filtración del aceite, máquina de petróleo)

La cantidad de aceite usado en un transformador depende del tamaño del transformador. Se asume un transformador relativamente pequeño (1 000 kV•A), que requiere unos 1.89 m3(500 gal) de líquido para enfriarse. Se supone que la fase de uso del aceite de transformador dura la vida útil del transformador, aproximadamente 30 años. Incluido en el modelado está la electricidad necesaria para reacondicionar el aceite cuando las pruebas/análisis de gas indican la necesidad. Se supone que el reacondicionamiento se produce cada cinco años.

2.4. Fin de la vida

Con la renovación periódica de transformadores de aceite basados en silicona durante los 30 años de vida del transformador, el aceite está en bastante buen estado como para que la mitad de este sea reacondicionado y reutilizado en otro transformador. La otra mitad se envía al fabricante para su reestructuración y producción en otros productos a base de silicona. Las opciones fin de vida de aceite del transformador no incluyen la eliminación de residuos, ya que generalmente es un producto bien conservado y puede utilizarse en otras aplicaciones. Por lo tanto, ninguno de los productos será depositado en vertederos.

2.5. Impacto Medioambiental ***)

A continuación, se resumen unas notas sobre el final de la vida del transformador:

El cobre y el acero pueden reciclarse al 100%. Por el momento, el aceite de silicona se quema en incineradores con el mismo costo que el aceite mineral. Sin embargo, un precedente europeo de reciclaje de silicona líquida está activo desde el año 2001. El aceite mineral también puede reciclarse, pero suele quemarse y utilizarse para la producción de electricidad. Los bobinados del transformador encapsulado en resina deben tratarse como residuos o como que necesitan energía y se queman a alta temperatura.

Una empresa de reciclaje con fábricas en 4 países europeos recicla transformadores de aceite de 75 – 100 euros / tonelada. Los transformadores contaminados con PCB a 1200 euros / tonelada y los transformadores tipo seco a 150-160 euros / tonelada.

La silicona líquida degenerará lentamente en productos naturales existentes y no muestra efectos dañinos ni de contaminación. Si silicona líquida es derramada en agua (salada o no salada), no reaccionará con el agua y se hundirá hasta el fondo degenerando lentamente en dióxido de carbono, agua y otros productos naturales. El líquido no toma oxígeno fuera del agua.

EL aceite Mineral reaccionará con el medio ambiente y se oxidará. Debe mencionarse que se puede considerar que los transformadores están libres de fugas. Salen de la fábrica sin fugas y sólo pueden resultar dañados durante el transporte o instalación. Una vez en servicio, permanecen cerrados durante toda su vida.

3.Incineración y vertederos

Si otros métodos de reutilización y reciclaje han sido investigados minuciosamente, y la destrucción es la única alternativa, puede considerarse la incineración de fluidos de siliconas. Como con la mezcla de combustible y otras actividades de combustión, la incineración debe considerar el contenido de calor de las siliconas y la ceniza de sílice generados por el proceso de combustión.

Los absorbentes u otros materiales sólidos contaminados con aceites de silicona que quizá se han generado durante el mantenimiento o limpieza de fugas o derrames menores (suponiendo que no hay contaminación de PCB presente) pueden ser depositados en vertederos si las regulaciones locales lo permiten.
________________________________________________________________________

*) Dow Corning Technical Brochure
**) National Renewable Energy Laboratory (NREL): U.S. Life-Cycle Inventory Database. 2005. Golden, CO. http://www.nrel.gov/lci/database.
***) Kingstone Oil Filtration Engineering Co. Brochure, Ltd,28-Jan-2011
***”) International Conference on Electricity Distribution Barcelona, 12-15 May 2003
PAU, Declercq,A1 Session 4 Paper No 25

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Con una llamada telefónica a Eco USA, hemos hecho un hueco importante en nuestro presupuesto de gestión de residuos, mejorado nuestras finanzas y reduciendo la huella de carbono de nuestra compañía. El programa ha sido todo un win win, beneficioso para todos.

Douglas R. Snider – Administrador QMS
Silcotech North America Inc.

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Como somos los recicladores finales, tenemos el control total sobre la recolección y el procesamiento. ECO U.S.A sigue estrictos protocolos para cumplir con las pautas ya que entendemos que es una preocupación importante para nuestros proveedores. Adquirimos la total responsabilidad legal sobre los restos de silicona que recopilamos y garantizamos la protección de productos patentados original de nuestros clientes y marcas registradas.

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