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DESCRIPCION DEL POLIURETANO

La espuma de poliuretano es un material polimérico duro, no fusible y altamente reticulado espacialmente. Evidencia excelentes características de aislamiento térmico, ligereza, moldeabilidad, adhesión, impermeabilidad, resistencia estructural, química y biológica, resistencia al envejecimiento y muy buena capacidad de expansión y relleno. (Leonardo & Medina, 2013)

COMPONENTES • Componente A Poliol: Es una solución de glicoles, químicos activadores, alcoholes de alta densidad, retardantes de llama, estabilizadores, y agente soplante confinado con ciertas aminas, catalizadores, siliconas o agua, los cuales son los responsables de las características finales de la espuma. • Componente B Isocianato: Es un agente prepolimerizado, con un cierto porcentaje en masa de NCO; los isocianatos más utilizados son el diisocianato de tolueno (TDI) y el diisocianato de 4,4- difenilmetano (MDI). (Expumlatex, 2014)

DATOS FISICOQUIMICOS

(*) Estabilidad referida a tambores originales Sellados, y almacenados en lugares secos; y a la temperatura de 20 a 25 °C

Tabla 1. Datos fisicoquímicos ideales de los componentes

RELACIÓN DE MEZCLA COMPONENTES Se recomienda mezclar el sistema con la siguiente relación • Componente A (Poliol): 48% en peso +/- 1% (Incluido el HCFC - 141B) • Componente B (Isocianato): 52 % en peso +/-1 % • Relación POLIOL/ISOCIANATO: 0,92 + / - 0,01

ETAPAS Y TIEMPOS DE PRODUCCION Para la formación de espuma se requiere un buen mezclado de las diferentes materias primas anteriormente nombradas, generándose una reacción exotérmica. La formación de espuma se lleva a cabo en diferentes etapas:    

Tiempo de mezclado: Tiempo requerido para provocar una reacción homogénea de la mezcla. Tiempo de crema: Tiempo que transcurre desde el inicio de la mezcla a la formación de la espuma. Tiempo de hilo: Tiempo requerido para que ocurra un cambio de fase líquido a sólido. Tiempo de tacto libre (expansión y escape de gas): Es el tiempo de inicio de la mezcla hasta el tiempo donde ocurre la reacción de expansión y deja escapar el gas.

*Presión: 550 mm Hg, Temperatura 19 +/- 1°C, Mezclador: 3000 rpm, relación mezcla: 47 % en peso de poliol / 53% en peso de Isocianato. Los tiempos característicos en este sistema dependen de la presión atmosférica, la eficiencia del mezclador, de las temperaturas de los componentes y la relación de los mismos.

Tabla 2. Reactividad de los componentes en cada fase de producción

DATOS TÉCNICOS Color: Amarillento Peso específico expandido: 20-25 Kg. /m3. Volumen expandido: 35 litros Resistencia a la tracción: A + 20ºC 11 N/cm2. A – 20ºC 18 N/cm2 Alargamiento y Rotura (DIN 53455): 25% Flexibilidad: 15 N/cm2 Resistencia a compresión: 60 KPa Absorción de agua (DIN 53428): 0,3 % vol. Resistencia a agentes atmosférico: si Conductividad térmica (DIN 52612): 0,07 W/mºK Resistencia a temperatura(continuo): – 40ºC + 90ºC

Temperatura de aplicación producto: +5 a + 35ºC Sustrato: +10 a +35ºC Temperatura óptima de aplicación: 20ºC Perdida de adherencia: a los 10 min. Tiempo para manipulación: 1 hora Estructura celular: 70 % cerradas Límite de elasticidad (DIN 53455) : 175 Kpa Estabilidad dimensional (desp.24 horas): 0-2% Adherencia: Madera, hormigón, piedra Metales: Excelente Silicona: No pega

Ensayos realizados con un cordón de espuma de 20mm a 20ºC y bajo una humedad relativa del 60%. (Heypar, 2015)

Tabla 3. Datos técnicos generalizados de la espuma rígida convencional de poliuretano

MANEJO DE RESIDUOS Y MATERIAL VENCIDO No deseche en alcantarillas, la tierra o cualquier corriente de agua. Se debe evitar o reducir al mínimo la generación de residuos. La eliminación de residuos por incineración o cualquier otro método, así como la descontaminación o recuperación de los envases vacíos se debe hacer bajo las leyes ambientales vigentes y por compañías acreditadas para tal fin. La caracterización de los desechos y el cumplimiento de las leyes son únicamente responsabilidad del generador de los desechos. (Expumlatex, 2014)

TIPOS DE ESPUMAS Existen tres tipos principales de espumas definidos por su densidad: espumas flexibles, espumas rígidas y elastómeros. La diferencia entre ellas radica en la forma de sus celdas: En una celda abierta (Figura 1), en el agente soplante no reside dentro de la estructura, ya que se pierde durante el proceso. En una celda cerrada (Figura 2), el gas permanece en la celda, produciendo espumas rígidas con una baja conductividad debido principalmente al gas atrapado en la estructura. (Ocampo Gonzalez, 2012)

 Las densidades de las espumas flexibles tradicionales varían en un intervalo de 10 a 80 Kg/m3, son fabricadas con un nivel entrecruzamiento bajo en el polímero para generar materiales flexibles. Dentro de este tipo de espumas no existen barreras entre las celdas adyacentes, lo que permite que el aire fluya a través de la espuma. Las espumas flexibles se pueden producir en bloques que luego pueden ser cortados o a través de moldeo por inyección.

 Los elastómeros pueden considerarse como espumas flexibles, pero con valores altos de densidad, usualmente superiores a 100 Kg/m3; se destacan principalmente los materiales microcelulares con densidades entre 400 y 800 Kg/m3. Estos elastómeros normalmente contienen celdas cerradas y se utilizan principalmente en partes de vehículos como los timones o para la fabricación de suelas de zapatos.  Por último, Las espumas rígidas presentan densidades entre 30 y 50 Kg/m3 estas difieren de las flexibles en que el grado de entrecruzamiento del poliuretano es mucho mayor, lo que Los Poliuretanos genera una red estructural, así como la producción de celdas cerradas que alojan el agente soplante en su interior. Estos materiales ofrecen una alta resistencia a la compresión, combinado con su efectividad como aislantes térmicos. (Ocampo Gonzalez, 2012) Según el tipo de isocianato, poliol y la composición de su fórmula se obtienen los distintos tipos, durezas y configuraciones de cadenas carbonadas.

Existe otra clasificación según el proceso de elaboración que son: poliuretano de prensado (inyección), de colada y celular PROCESO DE TRANSFORMACION Y SUS TEMPERATURAS Temperatura (°C) Proceso 1) Moldeo de polimerización ‘in situ’ en sistema de tren de moldes o transporte por 1) Moldeo en frio (50 °C) o con aporte de carrusel con inyección dosificada de calor en hornos (200°C) reactivos y catalizadores. 2) Inyección, extrusión o compresión en 2) Colada por inyección y extrusión (130°C) máquinas convencionales. Tabla 4. Procesos y temperaturas de transformación de poliuretano

 Los elastómeros de poliuretano de colada es un tipo de espuma que contienen grupos Uretano (NH-CO-O) producidos por la reacción de los componentes básicos (poliol e Isocianato). Esta tecnología permite obtener piezas con diseños complicados y originales, aumentando así las características físico-mecánicas. Este tipo de poliuretano posee las ventajas de las gomas naturales y las sintéticas (elasticidad, elevada prolongación bajo carga) y aquellas con un porcentaje de material plástico (dureza, elevada capacidad de carga). (Elaplast, 2016)  Mediante técnica de reticulación catalizada y con moldes de compresión/inyección su gran ventaja es que conseguimos piezas geométricamente perfectas. A diferencia del poliuretano de colada, con el poliuretano prensado conseguimos homogeneidad en sus caras. Es la técnica más favorable para producciones medianas y grandes, reduciendo costos y plazos de entrega por su gran versatilidad. Con este sistema se consiguen espumas de densidad muy elevada gracias a la inyección/compresión dentro del molde y una excelente adhesión a diferentes materiales como aluminio, hierro, latón, etc. Se puede emplear en materiales como MDI Polieter o Poliéster, y TDI polieter o Poliéster.  Los elastómeros de poliuretano celular son poliuretanos de colada, pero con estructuras microcelulares y se basan en la tecnología de los pre polímeros MDI; esto induce a una amplia gama de posibilidades en sus propiedades mecánicas y técnicas. Es un material especialmente diseñado para aplicaciones que requieran cargas estáticas y dinámicas. Su propiedad más sobresaliente es su alto volumen de compresibilidad hasta 90% y con una expansión transversal mínima. Su densidad estándar oscila entre 0.35/0.65 kg/m3. (Elaplast, 2016)

PROPIEDADES DEL POLIURETANO Al hablar del poliuretano debemos recordar fácilmente que es uno de los elastómeros extremadamente versátil que es utilizado en diferentes aplicaciones a nivel industrial. La espuma de poliuretano tiene variadas propiedades, que pueden ser termoplásticas, termoestables o elastómeras basadas en su estructura molecular, su grado de reticulación y su cantidad de poros existentes en la espuma.

 PROPIEDADES FISICAS La forma de elaborar o transformar el poliuretano debe adaptarse y modelarse a la aplicación final que se le quiere dar al producto, para así, darle mayor importancia a las propiedades que se quieren explotar del material; lo anterior se puede evidenciar en la siguiente tabla:

Tabla 5. Comparativa de propiedades de poliuretanos según proceso de producción

Lo mostrado en la tabla 5 afecta directamente en las densidades de los poliuretanos lo que provoca variaciones en sus propiedades. La tabla 6 evidencia los notables cambios entre los polímeros de alta, media y baja densidad.

Tabla 6. Comparativa entre poliuretanos de baja, media y alta densidad

 PROPIEDADES MECÁNICAS Las propiedades mecánicas del poliuretano se ven afectadas directamente a la medida de su peso volumétrico; cuando este aumenta a su vez aumenta la propiedad de resistencia. Según experimentos y pruebas realizadas los pesos volumétricos más usuales están entre 30 y 100 kg/m3, dentro de estos valores se obtienen los siguientes datos:

•

Resistencia a la tracción entre 3 y 10 (Kpa /cm2).

•

Resistencia a la compresión entre 1,5 y 9 (Kpa /cm2).

•

Resistencia al cizallamiento entre 1 y 5 (Kpa. /cm2).

•

Módulo de elasticidad entre 40 y 200 (Kpa. /cm2).

 RESISTENCIA A LOS PRODUCTOS QUÍMICOS El poliuretano tiene una gran resistencia al agua, ya sea potable, de mar o de lluvia, las soluciones alcalinas diluidas, los hidrocarburos alifáticos, el propano, los gases de escape y el aire industrial(SO2). También es condicionalmente resistente a los siguientes productos: las acetonas, éteres, hidrocarburos y no resiste a los ácidos concentrados. (AUTHORS, 2013)

 Comportamiento ignífugo En el sector de la construcción se emplean exclusivamente materias primas que dan lugar a una espuma sintética auto extinguible. Mediante la combinación de una capa cubriente incombustible se alcanza el predicado (difícilmente inflamable), (DIN 4102, 1998)

 Poder adhesivo El poliuretano tiende a tener una gran aplicación como material de construcción debido a su propiedad de adhesión que lo conforma; además funciona bien con otros materiales usados en esta área. Durante la fabricación la mezcla experimenta su estado intermedio pegajoso y en virtud de la fuerza adhesiva propia, automática y excelentemente se adhiere al papel, al cartón asfaltado para techos, así como a las maderas, a las planchas de fibras duras y de virutas prensadas, a la piedra, al hormigón, al fibrocemento, a las superficies metálicas y a un gran número de materiales plásticos.

USOS DEL POLIURETANO Aislante para conservar el calor

Aislante para dispositivos frigoríficos

El Poliuretano es el relleno de los termos para bebidas. Al ser un mal conductor del calor, impide que la energía calorífica de la bebida contenida escape hacia el exterior. Este plástico es el recubrimiento intermedio, y se coloca entre las paredes interna y externa del termo.

El Poliuretano es también relleno para congeladores. Además del ciclo de refrigeración que se lleva a cabo dentro del aparato, el Poliuretano apoya evitando que el calor exterior entre a elevar la temperatura de los alimentos o artículos contenidos.

Aislante acústico

Relleno de espacios vacíos

Las cabinas de radio son recubiertas por dentro con un arreglo de espuma de poliuretano. Este arreglo tiene una geometría particular que permite sofocar las ondas sonoras. Así se logra tener una transmisión más clara. Esta propiedad del poliuretano se aprovecha también en el ámbito de la construcción, en el recubrimiento de las paredes.

Sobre todo, en el medio de la Construcción, el Poliuretano líquido se emplea como un relleno eficiente para tapar resquicios y evitar futuras filtraciones de humedad u otros agentes de incomodidad. Al expandirse, se endurece y lo que hay que hacer finalmente es sólo nivelar con la pared este crecimiento del poliuretano, limando o cortando el sobrante endurecido, sobresaliente.

Sellador

Absorbente de líquidos

Si se utiliza entre partes mecánicas, el poliuretano líquido funge como sellador para evitar la entrada de humedad, y por tanto la corrosión de dichas partes, que usualmente son metálicas.

La Espuma de Poliuretano se utiliza para fabricar las esponjas de las fibras para lavar los trastes, e incluso para todo tipo de esponjas sintéticas debido a la alta capilaridad de las espumas de baja densidad. Espuma para muebles y colchones

Relleno de espacios vacíos Sobre todo, en el medio de la Construcción, el Poliuretano líquido se emplea como un relleno eficiente para tapar resquicios y evitar futuras filtraciones de humedad u otros agentes de incomodidad. Al expandirse, se endurece y lo que hay que hacer finalmente es sólo nivelar con la pared este crecimiento del poliuretano, limando o cortando el sobrante endurecido, sobresaliente.

La espuma de Poliuretano es pionera en relleno de cojines y muebles. Es la que aporta la superficie cómoda a las estructuras de madera o metálicas. La ventaja de la espuma de poliuretano es que se puede cortar para moldearla y adaptarla a las formas requeridas. Los colchones emplean una configuración especial basada en los diseños ergonómicos que se han establecido para el bienestar del usuario.

Impermeable en componentes eléctricos

Acolchonar calzado

El Poliuretano en su forma líquida se inyecta entre componentes eléctricos para que se genere un mejor sello y así se logre la impermeabilidad. Sería peligroso que la humedad entrara, porque estropearía todas las conexiones. (AUTHORS,

La espuma de poliuretano se utiliza en capas delgadas para brindar una forma al interior del calzado. Se logra una plantilla en la que el usuario va a apoyar el pie y sentir el ajuste adecuado para dar el paso. La espuma de poliuretano es capaz de amortiguar el impacto del pie contra el suelo, y así aminorar el cansancio.

2013)

REFERENCIAS AUTHORS, L. (2013). Usos del Poliuretano. Ejemplode Magazine, 3. Retrieved from https://www.ejemplode.com/38-quimica/4962-usos_del_poliuretano.html Elaplast. (2016). Fabricación de piezas de poliuretano - Elastómeros de poliuretano. Retrieved October 31, 2018, from http://www.elaplas.es/productos/ Expumlatex. (2014). FICHA TECNICA SISTEMA DE POLIURETANO ESPUMLATEX. Retrieved from http://www.tratecni.com/imagenes/2. POLIURETANO.pdf Heypar. (2015). FICHA TÉCNICA ESPUMA POLIURETANO DESCRIPCIÓN. España. Retrieved from http://www.heypar.eu/wp-content/uploads/2018/02/ESPUMAPOLIURETANO.pdf Leonardo, I. O., & Medina, O. (2013). EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS PARA DETERMINAR LA MEJOR DISPOSICIÓN FINAL DEL POLIURETANO RÍGIDO. Bogotá. Retrieved from https://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/10614/EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS PARA DETERMINAR LA MEJOR DISPOSICIÓN FINAL DEL POLIURETANO RÍGIDO.pdf?sequence=1&isAllowed=y Ocampo Gonzalez, J. (2012). CRITERIOS DE FORMULACIÓN DE ESPUMAS FLEXIBLES DE POLIURETANO MDI BASADOS EN LA EVALUACIÓN CUALITATIVA DE PROPIEDADES FINALES REALIZADAS A NIVEL LABORATORIO. Bogotá. Retrieved from http://bdigital.unal.edu.co/8530/1/293747.2012.pdf