Plástico poliuretano: De adhesivos a uso diario – El material versátil explicado

El poliuretano a menudo no parece plástico. ¿Qué es y cómo se produce?

El poliuretano es un polímero unido por enlaces de uretano. Estos enlaces se forman reaccionando un di- o poli-isocianato con un poliol. El poliuretano es único en que no se fabrica como muchos otros plásticos. La mayoría de polímeros, como el polietileno, se producen en forma de polvo y luego se moldean en la forma deseada. En contraste, los poliuretanos se forman típicamente directamente en el producto final.

¿Para qué se usa el plástico poliuretano?

El poliuretano es el componente base para diversas aplicaciones comerciales y materiales de construcción. También se puede encontrar en ropa, artículos deportivos y dispositivos de gestión de tráfico.

El plástico poliuretano se usa a menudo como componente base en tablas de surf y equipos marinos.

Piezas de plástico

El plástico poliuretano puede ser rígido o flexible. El poliuretano rígido se usa en piezas estructurales para aplicaciones industriales y comerciales. También se usa para componentes de tablas de surf y barcos, así como biseles de instrumentos electrónicos. El poliuretano flexible es un material común para crear empuñaduras en equipamiento deportivo, como palos de golf y raquetas de tenis.

Los bolardos flexibles de poliuretano ofrecen soluciones de gestión de tráfico en aparcamientos y calles urbanas. Los bolardos de bajo impacto son duraderos y rentables, usados como delimitadores de carril bici o para marcar el final de una plaza de aparcamiento. Para áreas con necesidades de tráfico cambiantes, un bolardo flexible extraíble permite configuraciones variadas.

Tejido

El spandex, compuesto de al menos 85 % poliuretano, se usa prominentemente en ropa deportiva.

El poliuretano puede convertirse en fibras usando una técnica de hilado en seco. Estas fibras se usan ampliamente en tejidos para ropa desde ropa deportiva hasta medias. Químicamente, el tejido, conocido como Spandex, Lycra o elastano, está compuesto de al menos 85 % poliuretano.

Ruedas

La alta capacidad de carga del poliuretano lo hace material base para ruedas y neumáticos elastoméricos. Estos pueden encontrarse en carros de compra, ascensores, montañas rusas y patines.

Suelos e infraestructura

Los recubrimientos de poliuretano son ideales para superficies que requieren resistencia a la abrasión y corrosión, como suelos de madera dura e infraestructura exterior. A través de mantenimiento regular, estas superficies pueden protegerse del desgaste diario.

Espumas y cojines

Las espumas flexibles son suaves con altas características de absorción. Las espumas de poliuretano semi-flexibles son más firmes e ideales para salpicaderos y revestimientos de puertas de coche. Los productos de espuma de alta resiliencia son adecuados para asientos de espuma, juntas y paneles de aislamiento.

Adhesivos y selladores

El poliuretano se usa en adhesivos de alto rendimiento y selladores superficiales. Estos selladores rellenan huecos permitiendo expansión y contracción en materiales de construcción. Las propiedades elastoméricas del sellador permiten un 25-50 % de movimiento. Las espumas en spray también se desarrollan a partir de poliuretano y rellenan grietas para mejor aislamiento de edificios.

Propiedades del poliuretano

Las densidades de polímero del poliuretano pueden controlarse, resultando en una gama de propiedades. Los beneficios del poliuretano incluyen alta elasticidad y moldeabilidad, lo que lo hace un material base ideal para muchos productos plásticos, como se ve arriba.

PROPIEDADES DEL POLIURETANO

VENTAJAS	DESVENTAJAS
Alta resistencia a la abrasión y disolventes	Baja capacidad térmica
Alta capacidad de carga y elasticidad	Propiedades tóxicas (isocianatos)
Alto aislamiento	Baja tolerancia a la luz solar
Buena calidad de moldeo	Inflamable

Estructura y producción del poliuretano

El poliuretano se produce por la reacción exotérmica entre dos moléculas, isocianatos y polioles, que crean un enlace de uretano. Es importante entender primero los isocianatos y polioles ya que el poliuretano es resultado de estos dos compuestos.

1) Isocianatos

El isocianato tiene la fórmula R–N=C=O. Es un compuesto orgánico reactivo, que a menudo contiene materiales poliméricos. Cuando un isocianato tiene dos grupos isocianato, se le llama di-isocianato (TDI). El TDI se usa para reaccionar con polioles en la producción de poliuretano.

2) Polioles

Los polioles pueden ser polioles de poliéter o poliéster. Los polioles de poliéter se hacen cuando epóxidos reaccionan con compuestos que contienen hidrógeno activo. La policondensación ocurre entre ácidos carboxílicos multifuncionales y compuestos polihidroxilo. Los polioles con mayor peso molecular resultan en poliuretanos flexibles. Los polioles de menor peso molecular producen poliuretanos rígidos.

3) Poliuretano

El tipo de isocianato y poliol usado en la producción de poliuretano influye en sus propiedades. Los polioles son responsables de controlar la flexibilidad y elasticidad del polímero. Cadenas más largas y bajo entrecruzamiento crean un polímero elástico, mientras que cadenas más cortas resultan en un polímero más duro. Hay muchas opciones disponibles para isocianatos y polioles, y una variedad de condiciones de procesamiento se usan para la producción.

Los aditivos también intervienen en el proceso de fabricación de poliuretano. Estos productos químicos controlan las reacciones y propiedades de formación del poliuretano.

ADITIVOS USADOS EN LA PRODUCCIÓN DE POLIURETANO

Aditivo	Función
Catalizadores	Acelera la reacción química
Agentes de entrecruzamiento	Refuerzo mecánico
Retardantes de llama	Reduce la inflamabilidad
Plastificantes	Reduce la dureza
Cargas	Mejora propiedades del material y reduce costes
Agentes espumantes surfactantes	Controla la estructura celular de la espuma de poliuretano
Supresores de humo	Reduce el nivel de humo al quemar
Pigmentos	Añade color para estética

Clasificaciones del poliuretano

El poliuretano puede clasificarse en dos grupos basados en sus reacciones al calor:

Termoplástico

El poliuretano termoplástico es versátil en que puede recalentarse y remoldearse numerosas veces. Cuando se calienta, se vuelve líquido y puede moldearse en la forma deseada sin cambios en las propiedades del plástico. El poliuretano termoplástico es más adecuado para productos finales que requieren tolerancias al calor superiores a 250 °F (121 °C).

Termoestable

El poliuretano termoestable no puede formarse más de una vez. Cuando el poliuretano termoestable se endurece, experimenta una reacción química, haciendo el cambio permanente. El poliuretano termoestable es la opción más duradera para productos de soporte de peso y resistentes a la abrasión.

Tipos de poliuretano

El poliuretano puede categorizarse en cuatro tipos principales: elastómeros, recubrimientos, espumas flexibles y espumas entrecruzadas. Para cada tipo, debe elegirse la clase más adecuada de poliuretano, ya sea termoplástico o termoestable. Dependiendo del diseño y aplicación específicos, deben considerarse diferentes requisitos de calor, peso y abrasión.

Elastómeros

Los elastómeros de poliuretano tienen elasticidad muy alta. Dispositivos de seguridad vial, como bolardos flexibles, se benefician de estas propiedades elásticas. Diseñados para doblarse bajo vehículos, los bolardos flexibles pueden volver rápidamente a su forma original después de ser aplastados.

Recubrimientos

Los recubrimientos de poliuretano proporcionan resistencia a disolventes duros como limpiadores industriales. También ofrecen algo de protección contra impactos. Los recubrimientos de poliuretano son ideales para superficies que necesitan resistencia a la abrasión. También hay soluciones base agua disponibles.

Espumas flexibles

Las espumas flexibles tienen alta resistencia al impacto y amortiguación. Las espumas de poliuretano semi-flexibles también están disponibles como alternativas más firmes.

Espumas entrecruzadas

Las espumas entrecruzadas ofrecen una estructura más rígida y gruesa comparada con las espumas flexibles.

Mantenimiento del plástico poliuretano

El poliuretano es fácil de cuidar y de bajo mantenimiento. Es resistente a disolventes, aceites y corrosión, y altamente duradero contra la intemperie y abrasión. El mantenimiento regular es tan simple como limpiar la superficie con un paño húmedo. Para casos con más daño superficial, pueden usarse detergentes y agentes de limpieza. Sin embargo, es mejor reservar limpiadores duros para uso ocasional ya que pueden afectar el nivel de brillo de algunos acabados de poliuretano.

Reciclaje del plástico poliuretano

El poliuretano puede reciclarse de dos formas: reciclaje mecánico o químico. El reciclaje mecánico reutiliza el material en su forma polimérica, mientras que el reciclaje químico lleva el material de vuelta a sus componentes químicos.

1) Reciclaje mecánico

Rebond (reagregado)

Los desechos de poliuretano se cortan en trozos pequeños, se rocían con un prepolímero y se aglutinan al grado de espuma deseado. Un método popular para subsuelos de alfombra reciclados.

Regrind (re-molienda)

El recorte industrial de poliuretano se muele en polvo fino. El polvo puede combinarse con materiales vírgenes para producir nueva espuma de poliuretano.

Prensado adhesivo

Las piezas de poliuretano se granulan y mezclan, luego se ponen bajo calor y presión para formar tableros o moldeados. Los tableros de partículas resultantes pueden usarse en productos de aislamiento acústico y aplicaciones de muebles.

2) Reciclaje químico

Glicólisis

Los poliuretanos industriales y post-consumo se mezclan con dioles a alta temperatura. Se crean nuevos polioles a través de una reacción química, que pueden usarse para hacer poliuretano reciclado.

Hidrólisis

Una reacción entre poliuretanos usados y agua resulta en polioles que pueden usarse como combustible. Los químicos intermedios pueden usarse como materias primas para crear poliuretano reciclado.

Pirólisis

Gas y aceite se crean descomponiendo poliuretanos en un ambiente libre de oxígeno.

Hidrogenación

Gas y aceite se crean a partir de poliuretanos usados aplicando calor, presión y oxígeno.

El futuro del poliuretano

El poliuretano es un recurso impresionante con su combinación de características trabajables. Los productos de poliuretano también presumen de variedad —desde plásticos, espumas, recubrimientos, hasta selladores— que benefician a multitud de industrias.

Los productos de poliuretano tienen una vida útil cíclica ya que continúan teniendo valor incluso después de alcanzar el final de su ciclo de vida de producto. En 2010, el fabricante de automóviles estadounidense Chrysler anunció que usaría 180.000 libras de espumas de poliuretano recicladas para sus asientos y reposacabezas. A medida que el mundo se vuelve verde, la industria del poliuretano sigue el ritmo con prácticas sostenibles.