CMC frente a CMS: carboximetilcelulosa o carboximetil almidón — costo, desempeño y dónde conviene cada uno

La CMC y el CMS se obtienen mediante la misma química de carboximetilación sobre polisacáridos distintos: la CMC sobre celulosa y el CMS sobre almidón. El CMS suele ser la opción de menor costo por kilogramo y rinde bien donde basta con viscosidad moderada, formación de película y retención de agua, como en el encolado superficial de papel, el encolado textil y el control de pérdida de filtrado en lodos de temperatura moderada. La CMC se impone cuando se necesita alta viscosidad a baja dosis, alto DS o alta pureza, transparencia, tolerancia a sales o estabilidad de la solución a largo plazo.

Química: misma reacción, distinta cadena principal

Ambos productos parten de un polímero de glucosa que se alcaliniza con hidróxido de sodio y se eterifica con ácido monocloroacético, y ambos contienen cloruro de sodio y glicolato de sodio como subproductos, salvo que se eliminen por lavado. La diferencia está en la cadena principal. La celulosa es una cadena lineal de unidades de glucosa con enlaces β-1,4 y un alto grado de polimerización, por lo que sus derivados desarrollan alta viscosidad. El almidón, de maíz, yuca, papa o trigo, está formado por amilosa, mayormente lineal, y amilopectina, muy ramificada, con enlaces α-1,4 y α-1,6; las moléculas ramificadas ocupan menos volumen hidrodinámico, por lo que el CMS espesa menos por gramo.

Los grados de CMS de Sentai tienen un DS de 0.30–0.85 y una pureza ≥ 80 %, con un pH en solución de 8–12 (7–11 para el grado papel) y una finura de malla 60–80. Sus grados de CMC abarcan DS de 0.4 a ≥ 1.2 y purezas desde el 55 % de los grados técnicos hasta ≥ 99.5 % de los grados refinados.

Comparación de desempeño

Estabilidad y temperatura

Los enlaces α-glicosídicos del almidón son el blanco natural de las enzimas amilasas, que producen muchos microorganismos, por lo que las soluciones de CMS, los baños de encolado y los lodos pierden viscosidad más rápido si se almacenan o recirculan sin conservante. En los fluidos de perforación, los aditivos de control de filtrado a base de almidón suelen limitarse a unos 120 °C (250 °F), mientras que la PAC y la CMC suelen usarse hasta unos 120–150 °C. Sin embargo, los derivados del almidón toleran bien la sal y se utilizan desde hace mucho en lodos saturados de sal.

Transparencia, pureza y residuos

La CMC refinada produce soluciones transparentes y homogéneas con muy poca sal. El CMS suele suministrarse con menor pureza y da soluciones más turbias, lo que no importa en papel, lodos o encolado, pero lo descarta para bebidas transparentes, pastas para baterías y otras aplicaciones de alta pureza.

La lógica del costo: precio por kilogramo frente a costo en uso

El almidón es una materia prima más barata que la celulosa refinada, por lo que el CMS suele ser más económico por kilogramo. Sin embargo, lo que importa es el costo de alcanzar el objetivo de desempeño. Una fórmula útil es: costo en uso = precio por kilogramo × dosis necesaria para alcanzar el objetivo. Solo a modo de ilustración, si un CMS cuesta el 60 % por kilogramo de lo que cuesta una CMC, pero necesita 1.4 veces la dosis para la misma retención de agua, su costo en uso es el 84 % del de la CMC: sigue siendo un ahorro, pero mucho menor de lo que sugiere la lista de precios.

Los costos ocultos también deben entrar en el cálculo: conservantes, disolución más prolongada, mayores volúmenes que almacenar y dosificar, y el riesgo de un lote fuera de especificación. La clasificación aduanera también difiere, con la CMC en la partida HS 3912.31 y el CMS en la HS 3505.10; verifique el arancel aplicable en su mercado.

Dónde conviene cada uno

Mezcla y sustitución parcial

Las dos químicas son compatibles, y la respuesta más económica suele ser una mezcla. Reemplace la CMC por CMS por etapas, por ejemplo una cuarta parte y luego la mitad, y en cada etapa mida la propiedad que importa: retención de agua y comportamiento en máquina en salsas de estucado, filtrado API en lodos o eficiencia de tejeduría en el encolado. Deténgase cuando la propiedad o la ventana de proceso empiecen a moverse.

Cómo puede ayudarle Sentai

Sentai fabrica ambas químicas en una sola planta en Xiangtan: 10,000 t/yr de CMC y PAC, y una línea dedicada de 5,000 t/yr de CMS que produce CMS-H, CMS-M, CMS-L y el grado papel CMS-P. Para las papeleras, la CMC grado papel de la serie PC cubre 7–600 mPa·s (solución al 2 %) junto con el CMS-P, de modo que el equipo de aplicaciones puede proponer una CMC, un CMS o una mezcla y compararlos en el mismo ensayo. Ofrecemos muestras gratuitas de 100–300 g.