El poliuretano es uno de los plásticos más importantes de nuestro mundo: cada año se produce en todo el mundo poliuretano por valor de unos 67 mil millones de dólares estadounidenses , ¡y la tendencia aumenta aproximadamente un 10% anualmente! Debido a su altísima adaptabilidad, el plástico, compuesto de polioles e isocianatos, se utiliza, entre otros, en la industria textil, automovilística y de muebles, pero también sirve como material base para adhesivos y pinturas, entre otros.
El poliuretano se abrevia como "PUR" o "PU". El plástico recibe su nombre del griego: "Poli" significa algo así como "muchos" o "varios", la segunda parte de la palabra se remonta al grupo uretano -NH-CO-O-. En otras palabras: el plástico se compone de muchos grupos de uretano encadenados. Otra particularidad del plástico: el proceso de fabricación influye en qué plástico se crea finalmente: se distingue entre termoplásticos, elastómeros y termoestables.
Métodos de fabricación: ¿Cómo se produce el poliuretano?
¿Ya lo sabías? ¡El poliuretano es un auténtico producto "Made in Germany"! El plástico se inventó bajo el paraguas de BAYER, la empresa química y farmacéutica que todavía hoy dirige Leverkusen y que la mayoría de la gente conoce, entre otras cosas, por su aspirina, como inventor de la heroína y, más recientemente, como la empresa detrás del glifosato. Otto Bayer es considerado el inventor del poliuretano, quien combinó 1,4-butanodiol con octano-1,8-diisocianato en 1937. Ya en 1940 se produjo en las fábricas de BAYER una gran producción industrial de plástico, aunque la Segunda Guerra Mundial la interrumpió temporalmente.
Lo característico del plástico es que se puede fabricar "a medida", algo que ya a mediados del siglo XX se percibía como una característica especial. Dependiendo de cómo se combinen los distintos elementos básicos, el plástico acabado puede ser duro, quebradizo, elástico, fino, viscoso o blando. Esto da como resultado un número casi infinito de diferentes campos de aplicación, lo que también subraya el enorme volumen de mercado del poliuretano , aunque, por supuesto, ya no es atendido exclusivamente por BAYER, sino por innumerables empresas en todo el mundo.
Procesos químicos para y durante la producción.
El poliuretano se produce, entonces como ahora, mediante el proceso químico de poliadición. En la poliadición siempre se unen varios monómeros para formar un polímero. Para ello se necesitan primero dos grupos de sustancias que deben combinarse entre sí: por un lado, un grupo isocianato y, por otro, al menos un grupo hidroxi. Ambos reaccionan juntos para formar un grupo uretano, lo que se denomina proceso de adición, en el que no se forman subproductos.
El grupo uretano resultante ahora debe usarse para crear más moléculas que se unan al grupo. Aquí entran en juego los monómeros: deben estar presentes un dialcohol y un diisocianato. Ambos se acoplan entre sí y también tienen la capacidad de combinarse con otros monómeros en ambos lados. En cierto sentido, cuando las moléculas reaccionan alternativamente entre sí, se crea una cadena larga, lo que une varios residuos alquilo y arilo: así se crea finalmente, paso a paso, un poliuretano.
El proceso puede realizarse de dos formas habituales:
- el proceso de fundición
- y el proceso de moldeo por inyección
Durante el proceso de fundición, el poliuretano, como su nombre indica, se vierte para darle forma. Para ello, primero se agita para eliminar en gran medida las cargas y deshumidificadores que puedan surgir durante el almacenamiento, luego se prepara el molde. Los componentes se mezclan en el molde y el relleno resultante se vierte en el molde a mano o a máquina. Es importante que durante este proceso no se formen burbujas o bolsas de aire en la masa líquida. Dado que sólo se necesita una pequeña cantidad de calor, el poliuretano se puede tratar de forma relativamente flexible.
En el proceso de moldeo por inyección, se crea una masa pastosa a partir de gránulos en una extrusora, que luego se prensa en un molde de acero bajo una alta presión de reacción. La masa pastosa ya está preplastificada y por lo tanto permite colorear inmediatamente durante el proceso de moldeo por inyección. Un proceso que ahora también se utiliza con mayor frecuencia es el proceso RIM, que significa moldeo por inyección de reacción. Este es un desarrollo o modificación adicional del proceso tradicional de moldeo por inyección.
Propiedades del poliuretano
Ya hemos mencionado al principio que el poliuretano es un material increíblemente flexible y versátil, lo que supone también una de las mayores ventajas del plástico. El plástico tiene alta durabilidad, flexibilidad y resistencia a otros materiales y productos químicos.
La densidad puede variar entre 1 y 1,25 g/cm³ para PU endurecido y sin espuma, y entre 0,005 y 0,04 g/cm³ para espuma blanda en bloque. Si el plástico se transforma en espuma dura, la densidad oscila entre 0,03 y 0,09 g/cm³. El PU se espuma añadiendo agua. También es característico el cambio del punto de fusión. Cuantas más ramas tenga el PU, mayor será el punto de fusión.
En general, el PU puede ser blando o, por ejemplo, muy duro. Las pelotas de golf, por ejemplo, están hechas de PU y tienen una alta densidad o dureza, pero la ropa deportiva también contiene elastano, que a su vez se compone en gran parte de poliuretano y, por supuesto, es suave y elástico, en lugar de duro y firme. El hecho de que durante el proceso de fabricación y procesamiento posterior se puedan conseguir densidades y durezas muy diferentes es una de las mayores ventajas del PU y de los plásticos en general. Sólo así se puede utilizar el plástico de tantas maneras diferentes.
El poliuretano tiene un alto nivel de toxicidad, pero desaparece por completo tan pronto como el material reacciona.
¿Dónde se utiliza el poliuretano?
Los diversos campos de aplicación del PU son también uno de los mayores puntos fuertes del material. Hay dos puntos a considerar en este punto: Como ya sabes, el poliuretano puede tener diferente densidad y dureza, es decir, puede ser blando o duro, elástico o fino y viscoso. Junto con su producción económica y su alta durabilidad y robustez, el poliuretano se utiliza, como era de esperar, en innumerables productos, industrias, sectores y ámbitos de la vida.
El poliuretano, por ejemplo, se utiliza como adhesivo porque tiene propiedades adhesivas en casi todas las superficies. El PU también se utiliza como material base en diversas pinturas de PU. Utilizado de esta manera, el plástico muestra sus propiedades resistentes a la intemperie y una durabilidad muy alta. Las pinturas de PU también son adecuadas para superficies expuestas a cargas muy elevadas.
El PU también se puede procesar posteriormente como espuma, donde luego se puede utilizar, por ejemplo, en la producción de:
- esponjas para lavar platos
- colchones
- Paneles interiores del coche
- Almohada
- Se utiliza acolchado.
Las suelas de los zapatos, los apósitos para heridas, las juntas y los tubos también se pueden fabricar de PU, al igual que las fibras textiles y el cuero artificial. Como ya habrás notado, el plástico o PU es uno de los materiales que encontramos constantemente en nuestras vidas y que difícilmente puede ser sustituido en absoluto. Lo crucial para todos los usos es el hecho de que el PU se puede moldear con precisión en formas y alcanzar diferentes durezas y densidades dependiendo de cómo se combine. Mientras que las propiedades elásticas y de retención de forma son cruciales para colchones y almohadas (espuma viscoelástica), para los adhesivos lo es más la delgadez y la adherencia y, para los revestimientos, la durabilidad. De esta manera se puede fabricar PU con precisión con las propiedades requeridas para su uso posterior.
¿Cómo se puede procesar el poliuretano?
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Las ventajas del PU de un vistazo
El PU es casi un todoterreno en la tecnología de los plásticos. Las ventajas son complejas y pueden revelarse de forma selectiva en función de su uso posterior. Las ventajas generales incluyen, por ejemplo:
- la alta resiliencia
- buenas propiedades de aislamiento
- formabilidad flexible
- producción barata
- absorción de energía
- a prueba de la intemperie
- sentirse bien
- estético
- Fácilmente combinable con otros materiales
Por supuesto, algunas de estas ventajas sólo se obtienen con determinadas densidades y durezas del PU: en pinturas o como adhesivos, el tacto no juega ningún papel y no es una ventaja directa. La verdadera ventaja del PU es que puedes exponer específicamente las ventajas potenciales del material.
¿Qué desafíos y desventajas deben tenerse en cuenta?
Por supuesto, ningún material está generalmente exento de desventajas o desafíos. Los plásticos como el PU pueden convertirse en una carga para el medio ambiente si no se eliminan adecuadamente. Además, el plástico sólo tiene una tolerancia limitada a la radiación UV. El PU también se considera normalmente retardante de llama, dependiendo de cómo se procese, por lo que a veces no es ideal desde el punto de vista de la protección contra incendios.
En resumen: el poliuretano es una parte integral de todas nuestras vidas, ¡y por una buena razón!
Un invento alemán que conquistó al mundo: Hoy en día, nuestras vidas y innumerables industrias ya no se pueden imaginar sin el plástico flexible y versátil. Las numerosas ventajas y propiedades generales del material hablan por sí solas, pero hay que tener en cuenta posibles desventajas, por ejemplo en términos de impacto medioambiental. Sin embargo, el PU, junto con otros plásticos, es uno de los grandes pilares sobre los que se basan nuestro progreso, nuestra civilización y nuestra prosperidad; es aún más importante optimizar aún más los procesos relacionados con él, especialmente cuando se trata de desecho.
